傳熱可以主動調節哪些數據

❶ 如何有效地提高總傳熱系數

在當前換熱器市場日益激烈的競爭中，一個問題日益突出，應當引起足夠的重視，那就是污垢系數問題。污垢系數，即換熱器使用過程中污垢對換熱產生的影響程度。由於換熱器傳熱面本身導熱系數很大，其熱阻通常可忽略。但如果壁面上結有污垢，則對傳熱性能和壓降影響很大，其熱阻有時可達到起控製作用的數量級。據報道，一台結垢嚴重的冷凝器，其有效的傳熱面積僅為清潔狀態的1/2。因此，在換熱器設計中必須考慮污垢熱阻對傳熱性能的影響。 一傳熱系數的計算 在實際工作中，對於污垢系數的選用，有三套標准：一種標准為用戶在設計換熱器時就明確提出的標准數值，參考國家標准，針對工業用水、循環冷卻水和潔凈自來水分別提出污垢系數要求；第二種為項目技術人員提出的標准，由於擔心換熱器運行時傳熱性能達不到要求，故將污垢熱阻提得很大；第三種為換熱器設計單位提出的參考值，在以往換熱器設計中，用戶一般習慣不提污垢熱阻的要求，在換熱器設計計算過程中不考慮污垢熱阻的影響，只在最後取傳熱系數時取0.85的系數（即取計算值的85%）作為考慮污垢熱阻後的最終傳熱系數。對於實際選用的污垢系數標準是否合理，下面以常用的一種冷卻元件做一個計算比較，以便共同探討： 設定一，氣側換熱系數hk=65.5W/(m2.℃)，水側換熱系數hl=7353W/(m2.℃)，肋化系數ψ=19.7，換熱管壁厚δ=0.001m，換熱管導熱系數λ=39W/(m2.℃)，氣側污垢系數rk=0，水側污垢系數rl=0，計算換熱器傳熱系數K，代入各數值計算： 設定二，氣側污垢系數rk=0，水側污垢系數rl=0.000172m2.℃/W(潔凈自來水時所取的污垢系數)，其餘條件與設定一樣，代入計算： 設定三，氣側污垢系數rk=0.000172m2.℃/W（常壓空氣），水側污垢系數rl=0.000172m2.℃/W(潔凈自來水時所取的污垢系數)，其餘條件與設定一樣，代入計算： 比較設定一和設定二，不難得出水側取污垢熱阻後的傳熱系數是沒有考慮污垢熱阻時的傳熱系數的0.85倍，比較設定一和設定三，可知氣側和水側都取常規污垢熱阻時的傳熱系數是沒有考慮污垢熱阻時的傳熱系數的0.84倍，這說明原來習慣上取的0.85的系數是合適的，同時還說明我們管片式熱熱器計算中氣側的污垢熱阻比水側的污垢熱阻對傳熱系數的影響小，氣側污垢熱阻對總體傳熱系數的影響可以忽略不計，也就是說管外污垢凱神熱阻比管內污垢熱阻的影響小。這就說明在過去我們常規設計中，取0.85倍的傳熱系數是得當的和可行的,也是考慮污垢熱阻時最簡便的一種經驗方盯圓虧法了。 二污垢對傳熱的影響 近幾年隨著我國換熱器行業產品的快速發展，換熱器產品使用條件和換熱器產品客戶發生了根本的改變，用戶對換熱器產品設計提出了更高、更嚴、更具體的腔正要求，如產品壓力、面積、體積和工藝介質方面都與以往大不相同。最明顯的一點，用戶在水的污垢熱阻都提出了更明確的要求，明確提出水的污垢熱阻是0.000344m2.℃/W（是原來潔凈自來水的2倍，這一般是用戶的最低要求）、0.0004m2.℃/W，有的甚至提到了0.0005m2.℃/W。氣側一般是壓縮空氣，用戶一般沒有明確提出要求，但按《換熱器原理及計算》書中明確規定其污垢熱阻0.000344m2.℃/W。從這些數據看出污垢系數是常規產品污垢系數的2倍，甚至3倍，這樣，就會讓人對以往那種對污垢系數的考慮方法是否適用和得當發生疑問。為此，仍拿上面的一種冷卻元件來做計算比較： 設定四，氣側污垢系數rk=0，水側污垢系數rl=0.000344m2.℃/W，其餘條件與設定一一樣，代入計算： 與設定一比較，設定四的傳熱系數是設定一傳熱系數的0.73倍；設定五，氣側污垢系數rk=0，水側污垢系數rl=0.0004m2.℃/W，其餘條件與設定一一樣，代入計算： 與設定一比較，設定五傳熱系數是設定一傳熱系數0.70倍；設定六，氣側污垢系數rk=0，水側污垢系數rl=0.0005m2.℃/W，其餘條件與設定一一樣，代入計算： 與設定一比較，設定六傳熱系數是設定一傳熱系數0.65倍；設定七，氣側污垢系數rk=0.000344m2.℃/W，水側污垢系數rl=0，其餘條件與設定一樣，代入計算： 與設定一比較，設定七傳熱系數是設定一傳熱系數0.98倍；設定八，氣側污垢系數rk=0.000344m2.℃/W，水側污垢系數rl=0.000344，其餘條件與設定一樣，代入計算： 與設定一比較，設定八傳熱系數是設定一傳熱系數0.72倍；與設定四比較，設定八傳熱系數是設定四傳熱系數0.99倍；設定九，氣側污垢系數rk=0.000344m2.℃/W，水側污垢系數rl=0.0004，其餘條件與設定一樣，代入計算： 與設定一比較，設定九傳熱系數是設定一傳熱系數0.69倍；與設定五比較，設定九傳熱系數是設定五傳熱系數0.99倍。從上面幾種污垢熱阻組合計算比較，可以看出水側取不同污垢熱阻時，對傳熱系數的影響是不同的，並且都超過了原來的0.85的系數，當水側污垢系數rl=0.000344m2.℃/W時，系數變為0.73；當水側污垢系數rl=0.0004m2.℃/W時，系數變為0.70；當水側污垢系數rl=0.0005m2.℃/W時，系數變為0.65；總之水側的污垢熱阻大大削弱了傳熱性能。套片式換熱器氣側污垢系數改變時，傳熱系數變化不大，也就是說氣側污垢熱阻對傳熱系數影響仍然可以忽略不計。顯而易見，可知現在設計計算中仍按原來取0.85系數計算方法是不適用的，而應該在換熱器設計中根據具體不同的污垢系數具體計算。因此，在換熱器設計中必須考慮由於污垢熱阻使傳熱削弱的補償措施，如加大流速、總平均溫差或傳熱面積等。這樣，在換熱器設計中，如何考慮污垢的影響，往往成為換熱器設計成敗的關鍵因素。 三選用污垢系數 了解了污垢對傳熱的影響，在產品設計中，到底取多大的污垢熱阻是合理的？有人認為選取較大的污垢熱阻比較可靠，其實這往往會帶來更嚴重後果，因為在傳熱量一定的條件下，勢必要加大傳熱面積或總平均溫差，從而增加換熱器成本。而傳熱面過大會導致熱流體出口溫度過低、冷流體出口溫度過高，這不僅影響工藝要求，而且有時在運行中為避免此結果常將介質流速降低、致使壁面溫度上升，這樣反而促使污垢更迅速地增長；同樣平均溫差過大，就要求提高熱介質溫度或降低冷卻介質溫度，導致介質與壁面的溫差加大，結果也是促使污垢增長，特別是沸騰蒸發受熱面，溫差過大有可能出現膜態沸騰，不僅使傳熱大為削弱、污垢迅速發展，甚至會使傳熱面過熱毀壞。此外，多孔的沉積物還會起到腐蝕劑的作用，在壁溫高時會加速金屬的腐蝕；結垢物質還會在金屬表面上形成氫或氧的濃差電池導致垢下腐蝕。恰當選用污垢系數涉及物理和經濟兩個因素。物理上考慮的因素有：流體和沉積物的性質。流體溫度管壁溫度；管壁材料和光潔度；物體流速以及清洗周期。經濟上應考慮的因素有：換熱器生產成本；費用隨尺寸而變動的情況；必要的清洗周期；清洗費用，包括生產損失在內；折舊費；稅率；正常維修費用；輸送泵費用及能耗；要求的投資回收期。最佳的設計污垢熱阻應在技術經濟比較中使初投資折舊費（隨污垢熱阻增加而增加）與清洗和停運費用（隨污垢熱阻增加而減少）所構成的費用總額為最小。 由於缺少換熱器在實際使用過程中的結垢情況數據，建議各生產廠家切實做好產品售後服務跟蹤，特別是要通過多渠道，多方式收集結垢數據。這樣才能在今後的換熱器設計工作中設計出更好、更有競爭力的換熱器產品。

❷ 純金屬傳熱和厚度是什麼關系是簡單的線性關系嗎具體怎麼計算兩層金屬傳熱的關系又是怎樣的呢

在連續化的工業生產中，換熱器內進行的大都是定態傳熱過程。
（1）熱量衡算微分方程式
如圖為一套管式換熱器，內管為傳熱管，傳熱管外徑d1，內徑d2，微元傳熱管外表面積dA1，管外側對流給熱系數α1；內表面積dA2，內側α2，平均面積dAm，壁面導熱系數λ。
對微元體做熱量衡算得
熱流體:
冷流體:
以上兩式是在以下的假設前提下：
①熱流體質量流量qm1和比熱cp1沿傳熱面不變；
②熱流體無相變化；
③換熱器無熱損失；
④控制體兩端面的熱傳導可以忽略。

（2）微元傳熱速率方程式
如圖所示套管換熱器中，熱量由熱流體傳給管壁內側，再由管壁內側傳至外側，最後由管壁外側傳給冷流體。
對上述微元，我們可以得到:

即:
令:
則: 或:
式中: K——總傳熱系數，W/m2·K。
因為沿著流體流動方向（套管換熱器沿管長）流體的溫度是變化的，所以α值也是變化的。但若取一定性溫度，則α與傳熱面無關，可以認為是一常數，這樣K也為一常數。
對上式進行積分，可以得到:

（3）傳熱系數和熱阻
①K的計算
由前面的分析可知，傳熱過程的總熱阻1/K由各串聯環節的熱阻疊加而成，原則上減小任何環節的熱阻都可提高傳熱系數，增大傳熱過程的速率。但是，各環節熱阻不同時，其對總熱阻的影響也不同，由K的表達式我們可以知道，熱阻1/K的數值將主要由其中最大熱阻所決定。以下討論K的計算。
dA可取dA≠dA1≠dA2≠dAm中的任何一個，但我國換熱器的鋒棗沖基準都是取傳熱管的外表面積，即dA=dA1，則:
對於套管換熱器，，則:
對於平壁或薄壁管，dA=dA1=dA2=dAm，則:

②污垢熱阻R
以上的推導過程中，都未涉及傳熱面污垢的影響。實踐證明，表面污垢會產生相當大的熱阻。換熱器使用一段時間後，傳熱表面有污垢積存，因此污垢層的熱阻一般不可忽略。但是，污垢層的厚度及其導熱系數無法測量，故污垢熱阻只能是根據經驗數據確定。計及污垢熱阻的總熱阻為:

式中: Rs1、Rs2——分別為傳熱管外側、內側的污垢熱阻，m2·K/W。

（4）壁溫的計算
由可以看出，在傳熱過程中熱阻大的環節其溫差也大。若金屬壁的熱阻及內外面積差異可忽略，即，則，即壁溫Tw接近於熱阻較小或給熱系數α較大的一側岩嘩流體的溫度。

2 傳熱過程基本方程式

（1）傳熱基本方程
設兩流體作逆流流動，溫度變化如圖所示。由前面分析可知：

對於穩定操作，qm1、qm2是常數，取流體平均溫度下的比熱，則cp1、cp2也是常數，若將換熱面各微元的局部K值也作為一常數，則上式中只有Δt=T-t沿換熱面而變。分離變數，並在A=0,Δt=Δt1至A=A,Δt=Δt2間積分，即:

對整個換熱面作熱量衡算得：

即： ， 及代入上式：

因此可得出逆流時：，稱為對數平均溫度差。
當<2時，。並流時結論相同，證明從略。
（2）對數平均推動力Δtm
在傳熱過程中，冷熱流體的溫差是沿加熱面連續變化的，但由於此溫差與冷、熱流體溫度成線性關系，故可用換熱器兩端溫差的某種組合（即對數平均溫度差）來表示。對數平均溫度差（或推動力）恆小於算術平均溫度差，特別是當換熱器兩端溫度差相差懸殊時，對數平均溫度差將急劇減小。
在冷、熱流體進出口溫度相同的情況下，並流操作的兩端推動力相差較大，其對數平均值必小於逆流操作。因此，就增加傳熱過程推動力而言，逆流操作總是優於並流操作。
當一側為飽和蒸汽冷凝時，並流與逆流的Δtm的關系又是如何呢？
可見此時Δtm相等，無並流、逆流之分，即。
在實際操作的換熱器內，純粹的逆流和並流操作是不多見的，經常採用的是錯流、折流及其他復雜流動，復雜流動的Δtm該怎麼求呢？可根據逆銀殲流流動求出Δtm逆，然後再乘以溫差校正系數ψ得到實際的平均溫差Δtm，即：
ψ的取值見教材。溫差校正系數ψ<1，這是由於在列管換熱器內增設了折流擋板及採用多管程，使得換熱的冷、熱流體在換熱器內呈折流或錯流，導致實際平均傳熱溫差恆低於純逆流時的平均傳熱溫差。
若一側為飽和蒸汽冷凝的復雜流動，其。

3 換熱器的設計型計算

（1）設計型計算的命題方式
設計任務：將一定流量qm1的熱流體自給定溫度T1冷卻至指定溫度T2；或將一定流量qm2的冷流體自給定溫度t1加熱至指定溫度t2。
設計條件：可供使用的冷卻介質即冷流體的進口溫度t1；或可供使用的加熱介質即熱流體的進口溫度T1。
計算目的：確定經濟上合理的傳熱面積及換熱器其它有關尺寸。

（2）設計型問題的計算方法
設計計算的大致步驟如下：
①首先由傳熱任務用熱量衡算式計算換熱器的熱負荷Q；
②作出適當的選擇並計算平均推動力Δtm；
③計算冷、熱流體與管壁的對流傳熱系數α1、α2及總傳熱系數K；
④由總傳熱速率方程計算傳熱面積A或管長L。

（3）設計型計算中參數的選擇
由總傳熱速率方程式可知，為確定所需的傳熱面積，必須知道平均推動力Δtm和總傳熱系數K。
為計算Δtm，設計者首先必須：
①選擇流體的流向，即決定採用逆流、並流還是其它復雜流動方式；
②選擇冷卻介質的出口溫度t2或加熱介質的出口溫度T2。
為求得K，須計算兩側的給熱系數α，故設計者必須決定：
①冷、熱流體各走管內還是管外；
②選擇適當的流速。
同時，還必須選定適當的污垢熱阻。

由上所述，設計型計算必涉及設計參數的選擇。各種選擇決定之後，所需的傳熱面積及管長等換熱器其它尺寸是不難確定的。不同的選擇有不同的計算結果，設計者必須作出恰當的選擇才能得到經濟上合理、技術上可行的設計，或者通過多方案計算，從中選出最優方案。近年來，利用計算機進行換熱器優化設計日益得到廣泛的應用。本節後面的例題僅討論根據題給條件即可進行設計計算，不涉及設計參數的選擇問題。

（4）選擇的依據
①流向選擇
不潔凈或易結垢的液體宜在管程，因管內清洗方便；
腐蝕性流體宜在管程，以免管束和殼體同時受到腐蝕；
壓力高的流體宜在管內，以免殼體承受壓力；
飽和蒸汽宜走殼程，飽和蒸汽比較清潔，而且冷凝液容易排出；
流量小而粘度大的流體一般以殼程為宜；
需要被冷卻物料一般選殼程，便於散熱。
②冷卻或加熱介質的出口溫度的選擇。
③流速的選擇。

【例4-1】有一套管換熱器，由Φ57×3.5mm與Φ89×4.5mm的鋼管組成。甲醇在內管流動，流量為5000kg/h，由60℃冷卻到30℃，甲醇側的對流傳熱系數α2=1512W/(m2.℃)。冷卻水在環隙中流動，其入口溫度為20℃，出口溫度擬定為35℃。忽略熱損失、管壁及污垢熱阻，且已知甲醇的平均比熱為2.6kJ/(kg.℃)，在定性溫度下水的粘度為0.84cP、導熱系數為0.61 W/( m2.℃)、比熱為4.174 kJ/(kg.℃)。試求：
（1）冷卻水的用量；
（2）所需套管長度；
（3）若將套管換熱器的內管改為Φ48×3mm的鋼管，其它條件不變，求此時所需的套管長度。
解：（1）冷卻水的用量qm2可由熱量衡算式求得，由題給的cp1與cp2單位相同，不必換算，qm1的單位必須由kg/h換算成kg/s，故有：
kg/s
（2）題目沒有指明用什麼面積為基準，在這種情況下均當作是以傳熱管的外表面積為基準，對套管換熱器而言就是以內管外表面積為基準，即A=πd1L

??? 得: （a）
建議分別先求出Q、K、Δtm的值後再代入式（a）求L不易錯。Q的SI制單位為W，必須將qm1的單位化為kg/s、cp1的單位化為J/(kg.℃)再求Q，即:
W
求Δtm必須先確定是逆流還是並流，題目沒有明確說明流向，但由已知條件可知：t2=35℃ ＞ T2=30℃，只有逆流才可能出現這種情況，故可斷定本題必為逆流，於是
℃
由於管壁及污垢熱阻可略去，以傳熱管外表面積為基準的K為

式中甲醇在內管側的α2已知，冷卻水在環隙側的α1未知。求α1必須先求冷卻水在環隙流動的Re，求Re要先求冷卻水的流速u：
環隙當量直徑： m
冷卻水在環隙的流速：
m/s
＞104為湍流

注意：求Re及Pr時必須將μ、cp、λ等物性數據化為SI制方可代入運算。在解題時要特別注意物理量的單位問題。則冷卻水在環隙流動的對流傳熱系數α1為：
==3271?W/(m2.℃)
=W/(m2.℃)
m
一般將多段套管換熱器串聯安裝，使管長為39.1m或略長一點，以滿足傳熱要求。

（3）當內管改為Φ48×3mm後，管內及環隙的流通截面積均發生變化，引起α1、α2均發生變化。應設法先求出變化後的α及K值，然後再求L。
對管內的流體甲醇，根據:

可知內管改小後，d2減小，其它條件不變則Re增大，原來甲醇為湍流，現在肯定仍為湍流，
得：
所以：?W/( m2.℃)
對環隙的流體冷卻水，根據，有：

從上式可知，d1小其它條件不變將使環隙Re增大，原來冷卻水為湍流，現在肯定仍為湍流，

所以：W/( m2.℃)
?W/(m2.℃)
m

【例4-2】將流量為2200kg/h的空氣在列管式預熱器內從20℃加熱到80℃。空氣在管內作湍流流動，116℃的飽和蒸汽在管外冷凝。現因工況變動需將空氣的流量增加20%，而空氣的進、出口溫度不變。問採用什麼方法（可以重新設計一台換熱器，也可仍在原預熱器中操作）能夠完成新的生產任務？（請作出定量計算，設管壁及污垢的熱阻可略去不計）

分析：空氣流量qm2增加20%而其進、出口溫度不變，根據熱量衡算式可知Q增加20%。由總傳熱速率方程可知增大K、A、Δtm均可增大Q完成新的傳熱任務。而管徑d、管數n的改變均可影響K和A，管長L的改變會影響A，加熱蒸汽飽和溫度的改變會影響Δtm。故解題時先設法找出d、n、L及Δtm對Q影響的關系式。

解：本題為一側飽和蒸汽冷凝加熱另一側冷流體的傳熱問題。蒸汽走傳熱管外側其α1的數量級為104左右，而空氣（走管內）的α2數量級僅101，因而有α1＞＞α2。以後碰到飽和蒸汽冷凝加熱氣體的情況，均要懂得利用α1＞＞α2這一結論。
原工況：（Q不必求出）
Δtm℃
因為管壁及污垢的熱阻可略去，並根據α1＞＞α2，有:
（a）
由於空氣在管內作湍流流動，故有：

所以：?
式中C在題給條件下為常數，將上式代入式（a）得

新工況： （b）

（c）
式(c)÷式(a)並利用式(b)的結果可得:
（d）
根據式（d），分以下幾種情況計算
1、重新設計一台預熱器
（1）管數n、管長L、Δtm不變，改變管徑d。由式（d）得:
解之得: 即可採用縮小管徑4.5%的方法完成新的傳熱任務。
（2）管徑d、管長L、Δtm不變，改變管數n。由式（d）得:
解之得:n'=1.2n。即可採用增加管數20％的方法完成新的傳熱任務。

（3）管數n、管徑d、Δtm不變，改變管長L。由式（d）得：
解之得：l'=1.037l。即可採用增加管長3.7％的方法完成新的傳熱任務。

2．仍在原換熱器中操作。此時n、d、L均不變，只能改變飽和蒸汽溫度T即改變Δtm。由式（d）得：
將前面得出原工況Δtm=61.2℃代入，有：Δt'm=1.037Δtm=1.037×61.2=63.5℃
即:?℃

℃
即把飽和蒸汽溫度升至118.1℃，相當於用壓強為200kPa的飽和蒸汽加熱即可完成新的傳熱任務。

4 換熱器的操作型計算

在實際工作中，換熱器的操作型計算問題是經常碰到的。例如，判斷一個現有換熱器對指定的生產任務是否適用，或者預測某些參數的變化對換熱器傳熱能力的影響等都屬操作型問題。

（1）操作型計算的命題方式
①第一類命題
給定條件：換熱器的傳熱面積以及有關尺寸，冷、熱流體的物理性質，冷、熱流體的流量和進口溫度以及流體的流動方式。
計算目的：求某些參數改變後冷、熱流體的出口溫度及換熱器的傳熱能力。
②第二類命題
給定條件：換熱器的傳熱面積以及有關尺寸，冷、熱流體的物理性質，熱流體（或冷流體）的流量和進、出口溫度，冷流體（或熱流體）的進口溫度以及流動方式。
計算目的：求某些參數改變後所需冷流體（或熱流體）的流量及出口溫度。
③換熱器校核計算
給定條件：換熱器的傳熱面積及有關尺寸，傳熱任務。
計算目的：判斷現有換熱器對指定的傳熱任務是否適用。

（2）操作型問題的計算方法
在換熱器內所傳遞的熱流量，可由總傳熱速率方程式計算。同時還應滿足熱量衡算式，（對逆流）

聯立以上兩式，可得：
對於第一類命題的操作型問題，可將傳熱基本方程式變換為線性方程，然後採用消元法求出冷、熱流體的溫度。還可以採用傳熱效率與傳熱單元數法（ε-NTU法）或傳熱單元長度與傳熱單元數法求解均可避免試差。
對於第二類命題的操作型問題，須直接處理非線性的總傳熱基本方程式，無論採用何種方法求解，試差均不可避免。

（3）換熱器的校核計算
換熱器的校核計算問題是操作型問題中最簡單的一種，後面將通過例題說明。

（4）傳熱過程的調節
傳熱過程的調節問題本質上也是操作型問題的求解過程，下面以熱流體的冷卻為例說明。
在換熱器中，若熱流體的流量qm1或進口溫度T1發生變化，而要求其出口溫度T2保持原來數值不變，可通過調節冷卻介質流量來達到目的。但是，這種調節作用不能單純地從熱量衡算的觀點理解為冷流體的流量大帶走的熱量多，流量小帶走的熱量少。根據傳熱基本方程式，正確的理解是，冷卻介質流量的調節，改變了換熱器內傳熱過程的速率。傳熱速率的改變，可能來自Δtm的變化，也可能來自K的變化，而多數是由兩者共同引起的。
如果冷流體的α遠大於熱流體的α，調節冷卻介質的流量，K基本不變，調節作用主要要靠Δtm的變化。如果冷流體的α與熱流體的α相當或遠小於後者，改變冷卻介質的流量，將使Δtm和K皆有較大變化，此時過程調節是兩者共同作用的結果。如果換熱器在原工況下冷卻介質的溫升已經很小，即出口溫度t2很低，增大冷卻水流量不會使Δtm有較大的增加。此時，如熱流體給熱不是控制步驟，增大冷卻介質流量可使K值增大，從而使傳熱速率有所增加。但是若熱流體給熱為控制步驟，增大冷卻介質的流量已無調節作用。這就提示我們，在設計時冷卻介質的出口溫度也不宜取得過低，以便留有調節的餘地。

5 傳熱單元數法

求解操作型問題採用傳熱效率與傳熱單元數法比較方便。
（1）逆流操作
①當qm1cp1<qm2cp2時，由前面的推導可得:

∵
令：==NTU1，，
則上式變為：
或： （CR1≠1）
②當qm2cp2<qm1cp1時
==NTU2
，
（CR2≠1）

（2）並流操作時
熱流體：
冷流體：
對第一類操作型問題，式右端為已知量，ε1可求，由ε1求出T2，再由CR1求出t2。

【例4-3】在一套管換熱器中，用冷卻水將空氣由100℃逆流冷卻至60℃，冷卻水在Φ38×2.5mm的內管中流動，其進、出口溫度分別為15℃和25℃。已知此時空氣和水的對流傳熱系數為60W/（m2.K）和1500 W/（m2.K），水測的污垢熱阻為6×10－4 m2.K/W，空氣側的污垢熱阻忽略不計。試問在下述新情況下，K、Δtm、Q的變化比率是多少？（1）空氣的流量增加20%；（2）水的流量增加20%。設空氣、水的對流傳熱系數α均與其流速的0.8次方成正比，管壁的熱阻可忽略。

解：（1）、（2）均屬第一類命題的操作型計算問題。分析：空氣的α1小，是主要熱阻所在，故情況（1）能使K、Q有較大增加，而情況（2）對傳熱量的影響不大。

（1）空氣流量增加20%，逆流操作。
解法一（消元法）
原工況： （a）
? （b）
將式（b）代入式（a）並消去兩邊的（T1-T2）可得:
（c）

W/（m2·K）

新工況：qm1增加，α1變大，K變大，T2、t2、Q、Δtm均變，而A、qm2、α2均不變。用上標「＇」表示變化的量，同理可得
（d）
式（d）÷式（c）得：
ln

所以：W/（m2.K）
W/（m2.K）
= q'm1=1.2qm1
所以：

即：t'2=123.59-1.5729T'2 (e）
由熱量衡算式得
（f）
聯立式（e）、式（f）解得：T'2=61.7℃，t'2=26.5℃

計算結果說明，Q變大主要由於K變大引起。

解法二（ε-NTU法）
原工況：根據（解法一已求出）＜1，說明熱流體的熱容流量qm1cp1值較小，故傳熱單元數、傳熱效率和熱容流量比全部以熱流體（空氣）的數據為准。
℃

新工況：q'm1=1.2qm1，K'/K=1.14(解法一已求出)，根據逆流NTU1得:
（g）
因為:
， 即：C'R1=1.2CR1=1.2×0.25=0.3
將NTU'1及C'R1的值代入式（g）得:
根據熱流體傳熱效率的定義，有:
解之得:T'2=61.8℃

計算結果與解法一相同。

本例計算過程說明，對第一類命題的操作型計算問題，可用消元法（方法一）、ε-NTU法（方法二）。不管用何種方法求解，解操作型問題的關鍵是首先要弄清楚某一操作條件變化會引起哪些量發生變化，並把這些量變化的定量結果求出。

（2）水流量增加20%。
本題也可用消元法、ε-NTU法求解，作為練習題請自行求解。在此，僅給出參考答案：
；；

本例結果說明，由於α1比α2小得多，熱阻主要集中在空氣一側，因而提高水流量K值基本不變，Q與Δtm也基本不變。所以，為強化一個具體的傳熱過程，必須首先判斷主要熱阻在哪一側，然後針對這一側採取相應的強化措施。

❸ 油對油傳熱系數

油對油（液體對液體）的傳熱系數是一個復雜的參數，取決於許多因素，如油的種類、溫度、流速、密度、粘度等等。一般來說，油的傳熱系數比較小，約為卜譽 0.1 W/(m2.K) ~ 1 W/(m2.K) 左右，這與熱導率低、流動性差等因素有關。

在實際應用中，想要提高油對油的傳熱系數，可以通過增加油流速、增加油的溫度差、改變流動狀態等多種方式來實現。此外，還可以採用兄虧增加傳熱面積、增加傳熱介質等方法來羨弊神改善傳熱效果。不同情況下，具體的傳熱系數也需要根據實驗或計算進行確定。

❹ 傳熱實驗過程中,空氣進入主管道流量應如何控制

傳熱實驗過程中，空氣進入主管道流量應該通過變頻風機、旁路調節閥、閥門遠程PLC連鎖流量計等控制裝置進行控制，並檢查空氣流量旁路調節閥是否全開。

傳熱實頌沒驗裝野攔納置的主體是兩根平行的換熱套管，空氣由漩渦氣泵吹出，由旁路調節閥調節，經孔板流量計，由支路控制閥選擇不同的支路進入不同的換熱管的內管。蒸汽由加熱釜產生後由蒸汽上升管上升，經支路控制閥選擇不同的支路進入套管殼程。

(4)傳熱可以主動調節哪些數據擴展閱讀

傳熱實驗注意事項：

1、檢查蒸汽加衡頌熱釜中的水位是否在正常范圍內。特別是每個實驗結束後，進行下一實驗之前，如果發現水位過低，應及時補給水量。

2、必須保證蒸汽上升管線的暢通。即在給蒸汽加熱釜電壓之前，兩蒸汽支路閥門之一必須全開。在轉換支路時，應先開啟需要的支路閥，再關閉另一側，且開啟和關閉閥門必須緩慢，防止管線截斷或蒸汽壓力過大突然噴出。

3、必須保證空氣管線的暢通。即在接通風機電源之前，兩個空氣支路控制閥之一和旁路調節閥必須全開。在轉換支路時，應先關閉風機電源，然後開啟和關閉支路閥。

4、實驗中保持上升蒸汽量的穩定，不應改變加熱電壓。

❺ 化工原理 傳熱

你好！我來說說，
解Ⅰ：由熱平衡方程，ρ1.u1.A1.Δt1=ρ2.u2.A2.Δt2
代入數據：1000x1.5x1/4.π(19-3)^2.x20=860x0.8x1/4π[(32-3)^2-19^2]x(100-t2")
得： t2" = 76.7
由於逆流，碧凱困則平均溫差為：Δm = [(76.7-10)-(100-30)]/ln[(76.7-10)/(100-30)]
=69
又由油的物性參數，c、λ、ν、Pr、解出Re、Nu，從而知 h=112
由傳熱方程：Φb=Φt
代入數據：112x69.A = 1000x1.5x1/4.π(19-3)^2.x20x0.000001
得：A =3.9㎡=nA"(單個管子的面積）
至此，完全解出。（注，由於有悔念兩種規格的管子，問的是哪一種不太明確）
另，計算或有錯誤，供參考。

解Ⅱ（傳熱單元數法）：
由熱平衡方程，ρ1.u1.A1.Δt1=ρ2.u2.A2.Δt2
代入數據：1000x1.5x1/4.π(19-3)^2.x20=860x0.8x1/4π[(32-3)^2-19^2]x(100-t2")
得： t2" = 76.7
ε = max(t'-t")/(t1'-t2')=(100-69)/(100-30)= 0.44
由於是逆流，則滿足：ε＝NTU/(1+NTU)
解得：NTU＝0.78
又孫虛因：NTU= kA / min(qm.c)
代入數據，得A = 3.9 ㎡
以下同理。

另，至於其它都是次要問題，管長增加，其它隨面積相應變化；
而將污垢熱阻轉化為系數加至原h即可。

❻ 傳熱實驗中空氣的流量調節與離心泵調節流量的方式有何不同

二者的不同在於啟動和升茄調節流量。
1、啟動不同：吵塵察離心泵的啟動一定要關閉出口閥，而往復泵一定要開啟出口閥啟動。
2、調節流量不同：離心泵一般通過出口閥門調節流量，而往復泵通兄帆過調節行程來調節流量。

❼ 地埋管傳熱分析土壤條件如何設置

在進行地埋管傳熱分析時，土壤的熱傳導系數、密度、比熱容和水分含量都是非常重要的參數。因此，搏桐為了保證分析的准確性和可靠性，需要對土壤的這些基殲坦條件進行設置。一般來說，可以按照以下步驟進行：

1.了解土壤類型：不同的土壤類型具有不同的熱學參數。常見的土壤類型有沙質土、黏土、礫石等，需要根據實際情況選擇合適的土壤類型。

2.測定土壤的物理性質：包括土壤的密度、比熱容、水分含量等。這些參數可以通過實地測量或者文獻資料獲取。

3.確定土壤的熱傳導系數：熱傳導系數是土壤傳熱分析中最關鍵的參數之一，可以通過實驗或者文獻資料獲改茄取。

4.將上述參數輸入到傳熱分析軟體中進行分析，根據分析結果進行調整和優化。

需要注意的是，土壤的熱學參數會受到很多因素的影響，例如溫度、濕度、鹽度等，因此在進行分析時需要盡可能准確地測定和計算這些參數的變化。

❽ 傳熱過程中哪些工程因素可以調動

首先，看看傳熱學書會有啟發的！
根據中螞公式：phi=A*lambda*deltaT可知，
1.增大傳熱面積。比如安置肋片等
2.提高傳熱系數。a.固體導熱的話，可選用導熱更好的材料；b.流體與固體之間對流換熱的話，可以提高對空凳流換熱系數，比如固體表面粗糙化、採用強制對流沖刷表面、橫向沖刷管路、改變管束排列方式等；c.輻射換熱的話，提高黑度和發射率，一般物體認為是灰體，即黑度和發射率相等。所以將表面塗黑，或氧化成黑賣虧埋色。增大角系數，即盡量使兩表面靠近且正對。
3.提高溫差。增加換熱物體間的溫度差。
從經典傳熱學知識上看，大體上只能這樣了。
你的問題問得不具體，很泛，所以無法集中給你回答了。

❾ 在傳熱過程中,可以主動調節哪些數據

幾乎所有的東西都在傳熱，你指的是什麼情況

❿ 如何強化傳熱技術及一些典型的應用

如何強化傳熱技術及一些典型的應用

論文摘要：本文闡明了強化傳熱技術的重要性及其發展趨勢；包括強化傳熱的分類、強化傳熱的途徑、強化傳熱的應用場合等悔賣；列舉了一些強化傳熱的典型應用，包括表面增強型蒸發管、採用波紋換熱管管內強化傳熱、採用超聲波抗垢強化傳熱技術、採用螺旋槽管的強化傳熱技術、採用小熱管的強化傳熱技術等。通過分析得出強化傳熱應注意的一些問題。

論文關鍵詞：強化傳熱 典型 應用

由於生產和科學技術發展需要強化傳熱從80年代起就引起了廣泛的重視和發展。表現在設計和製造各類高性能熱設備，航空，航天及核聚變等尖端技術，計算機里密集布置電子元件的有效冷卻。正是上述原因促使人們對強化傳熱進行及為廣泛的研究和探討，從80年代到現在近20多的時間里，世界各國的科學領域里，有關強化傳熱研究報告舉不勝數。

一、強化傳熱技術的分類

（一）導熱過程的強化
導熱是熱量傳遞的三種基本方式之一，它同樣也存在著強化問題。導熱是依靠物體中的質量（分子，原子，或自由電子）運動來傳遞能量。固體內部不同溫度層之間的傳熱就是一種典型的導熱過程，但固體之間接觸存帶碧在著接觸熱阻，降低了能量的傳遞，在高熱流場合下，為了盡快導出熱量必須設法降低接觸熱阻，一般可採用以下方法：
1、提高接觸面之間光潔度或增加物體間的接觸壓力以增加接觸面積
2、在接觸面之間填充導熱系數較高的氣體（如氦氣）
3、在接觸面上用電化學方法添加軟金屬塗層或加軟技碧行逗術墊片
（二）輻射換熱的強化
輻射換熱普遍存在於自然界和許多生產過程中，只要物體溫度高於絕對零度，它就能依靠電磁波向外發射能量，所以物體之間總是存在著輻射換熱，在物之間溫度差別不是很大的情況下，輻射換熱可以忽略，但在高溫設備中輻射卻是換熱的主要方式。而影響輻射換熱的因素主要有：表面粗糙度，固體微粒，材料。
（三）對流換熱強化
對流強化傳熱與流體的物理特性，流動狀態，流道幾何形狀，有無相變發生以及傳熱壁面的表面狀況等許多因素有關。其中對流換熱的有源強化又可分為：利用機械攪動加強流體與壁面間的傳熱，流體脈動和傳熱面震動時的對流換熱，電磁場作用下的對流換熱，經過多孔壁有質量透過時的壁面換熱。而對流換熱的無源換熱又可分為：管內插入物對傳熱的增強，渦旋流動的強化傳熱，添加物對流換熱，流化床與埋管間的傳熱，射流沖擊。

二、強化傳熱的途徑

在熱設備中應用強化傳熱技術的目的一般有：（1）增加輸熱量；（2）減少換熱面積和縮小設備體積；（3）降低載熱劑輸送功率的消耗；（4）降低高溫部件的溫度。在表面式換熱器中，單位時間內的換熱量Q與冷熱流體的溫度差△t及傳熱面積F成正比，即Q=KF△t，式中K為傳熱系數，是反映傳熱強弱的指標。從上式可以看出，增大傳熱量可以通過提高傳熱系數，擴大傳熱面積和增大傳熱溫差3種途徑來實現。

三、應用場合

不同的強化傳熱技術有不同的應用場合：對流換熱按其發生的原因可分為自然對流換熱和強制對流換熱。在這良種對流換熱過程中，就流體的.運動狀態又可區分為層流換熱及湍流關熱，這取決於流體的雷諾數，流道集合形狀和固體的壁面狀況。從流道集合想狀來看就更為復雜，既有圓形，環形，三角形，弧形，又有縱向或橫向掠過管簇以及由各種形狀管翅或板翅結構組成的復雜集合通道。如果流體在穿熱過程中發生相變，則又有遲內沸騰，流動沸騰及蒸汽凝結之分。
前面提到的那些強化傳熱技術，有的只使用於特定的某些傳熱介質和傳熱過程，有的則對所有對流換熱狀態都有不同程度的強化作用。其中在各類通道中強制對流（包括層流及湍流）換熱的強化研究得最多，因而也是最成熟的和在工業上應用的最廣的。從強化傳熱各類措施來看，研究得最多的是各種發展表面，粗糙表面和渦旋強化，而且它們還被廣泛地應用於各類熱設備中去。就目前來看，應用最多的是換熱器方面的強化傳熱。當然其他電子方面也有很多。

四、強化傳熱的應用舉例

（一）表面增強型蒸發管
採用雙側強化管型，管內側有內螺紋槽，管外側是一種利用機械加工的雙重凹陷多孔結構，管型的機構其總傳熱系數隨著流速的增大而增大，當管內水流速為0.3~1.3m/s時，主翅和內翅的翅高分別為0.70mm和0.48mm，翅數分別為52和38時，增大了換熱面積，管表面更多的凹陷增加了汽化核心數量，其換熱性能最為優越。
（二）採用波紋換熱管管內強化傳熱
用波紋管代替傳統的光滑直管，能大大強化熱量傳遞。分別在實驗環境溫度20度，管程水流量40-1400L/h，雷諾數Re=1800 -24000，蒸汽壓力為0.15MPa，蒸汽溫度為113.5度；實驗環境溫度20度，管程水流量范圍40-1400L/h，雷諾數Re=1800-24000，蒸汽壓力為0.15MPa，蒸汽溫度為113.5度。在實驗Re變化范圍內，波紋管的管內對流傳熱系數a和努塞爾數Nu均隨著Re的增大而增大，並且都比光滑直管大2.5-3倍。
（三）採用超聲波抗垢強化傳熱技術
超聲波在液體媒質中傳播時會產生機械振動作用，空化作用和熱作用。這些作用同時產生效應，會減弱成垢物質的分子之間結合力以及析出垢粒與管道間的附著力，破壞垢物生成和板結的條件，阻止垢物的生長，從而實現防垢的功能。同時也可導致已形成的垢物脫落，形成鬆散而不易板結的沉澱物，達到除垢作用。超聲波抗垢裝置主要由超聲波發生器，傳聲系統和換能器組成。石油大學等人的研究表明循環動態情況下與靜態情況下的結垢程度相當；聲波的防垢作用是很明顯的，其防垢效率最低達85%，比通常的化學防垢效果還搞，如果實驗條件加以改進其效果會更好。
前蘇聯科學家研究發現，當聲強大於15W/m2時，超聲波可使積垢系數（垢層熱阻於總熱阻之比）降低並做到整個生產期不用清洗。中國藍星化學清洗總公司研究得出：超聲波有明顯的阻垢功效，施加20kHZ的聲波可使鈣離子和碳酸根離子的結合過程變得很緩慢，阻垢率達到85%以上。
（四）採用螺旋槽管的強化傳熱技術
周強泰等人通過對螺旋槽管管內外單相流體傳熱進行研究，並將試驗數據按流動參數，物性參數和幾何參數採用無量綱准則進行整理，給出了Re=104-105范圍內換熱系數的關聯式，該關聯式可以作為螺旋槽管換熱器的設計依據。
螺旋槽管代替光管作空氣預熱器，可減輕末級空氣預熱器的積灰，提高傳熱能力，因而可降低排煙溫度及提高熱風溫度；可以代替回轉式空氣預熱器，解決其漏風和積灰問題，此外還可根據不同的具體情況解決鍋爐的一些特殊問題。螺旋槽管作為電站鍋爐空氣預熱器的傳熱管件，大量應用與現役煤粉鍋爐空氣預熱器的更換改造和新型的整套設計，其性能明顯比其他型式空氣預熱器優越。
（五）採用小熱管的強化傳熱技術
對五種內徑相近的小熱管在不同工作溫度，熱流密度及傾角下的傳熱研究，五種熱管帶有不同吸液芯結構：微粒管，網芯管，加網芯槽管燒結芯管，光管。五種熱管的蒸發傳熱系數都隨工作溫度的升高而增加；隨著傾角的增大而增大；微粒管和網芯管的傳熱系數基本上隨熱流密度的增大而增加，而加網芯管微粒管，燒結芯管和光管則隨熱流密度的增加而逐漸減小。有吸液芯的四種熱管都不同程度地強化了管內蒸發和凝結換熱，其中，微粒管的傳熱系數最高，而且對傾角的變化敏感，大傾角時約為光管的9倍，小傾角約為光管的14倍；加網芯管微粒管的凝結強化效果最好，其傳熱系數可達光管的15倍。

五、強化傳熱應該考慮的問題

（一）採用強化傳熱措施所獲得的設備功率的增加和系統熱效率的提高，或者設備體積減小，傳熱介質輸送功率降低等效果究竟有多大？
（二）採用所選擇的強化傳熱措施後需要增加多少費用？工藝復雜性怎麼樣？能否大規模生產？
（三）所採用的強化傳熱方法與傳熱介質的相容性如何？能否保證強化傳熱性能持久有效？
（四）採用強化傳熱措施後能收到多大的經濟效益？

六、總結

大多數強化傳熱方法都能有效地提高傳熱系數，能起到很好的強化傳熱的目的，但各種方法都有其最合適的應用場所，需根據具體的問題採用不同的強化方法，作到最優化的強化傳熱。對於任何一種新的強化傳熱技術，僅停留在理論上的研究是不夠的，還應對其應用領域進行深入的了解，調查和研究，並掌握有針對性地解決存在問題的方法，才能在實踐中得到推廣應用。

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