传热可以主动调节哪些数据

❶ 如何有效地提高总传热系数

在当前换热器市场日益激烈的竞争中，一个问题日益突出，应当引起足够的重视，那就是污垢系数问题。污垢系数，即换热器使用过程中污垢对换热产生的影响程度。由于换热器传热面本身导热系数很大，其热阻通常可忽略。但如果壁面上结有污垢，则对传热性能和压降影响很大，其热阻有时可达到起控制作用的数量级。据报道，一台结垢严重的冷凝器，其有效的传热面积仅为清洁状态的1/2。因此，在换热器设计中必须考虑污垢热阻对传热性能的影响。 一传热系数的计算 在实际工作中，对于污垢系数的选用，有三套标准：一种标准为用户在设计换热器时就明确提出的标准数值，参考国家标准，针对工业用水、循环冷却水和洁净自来水分别提出污垢系数要求；第二种为项目技术人员提出的标准，由于担心换热器运行时传热性能达不到要求，故将污垢热阻提得很大；第三种为换热器设计单位提出的参考值，在以往换热器设计中，用户一般习惯不提污垢热阻的要求，在换热器设计计算过程中不考虑污垢热阻的影响，只在最后取传热系数时取0.85的系数（即取计算值的85%）作为考虑污垢热阻后的最终传热系数。对于实际选用的污垢系数标准是否合理，下面以常用的一种冷却元件做一个计算比较，以便共同探讨： 设定一，气侧换热系数hk=65.5W/(m2.℃)，水侧换热系数hl=7353W/(m2.℃)，肋化系数ψ=19.7，换热管壁厚δ=0.001m，换热管导热系数λ=39W/(m2.℃)，气侧污垢系数rk=0，水侧污垢系数rl=0，计算换热器传热系数K，代入各数值计算： 设定二，气侧污垢系数rk=0，水侧污垢系数rl=0.000172m2.℃/W(洁净自来水时所取的污垢系数)，其余条件与设定一样，代入计算： 设定三，气侧污垢系数rk=0.000172m2.℃/W（常压空气），水侧污垢系数rl=0.000172m2.℃/W(洁净自来水时所取的污垢系数)，其余条件与设定一样，代入计算： 比较设定一和设定二，不难得出水侧取污垢热阻后的传热系数是没有考虑污垢热阻时的传热系数的0.85倍，比较设定一和设定三，可知气侧和水侧都取常规污垢热阻时的传热系数是没有考虑污垢热阻时的传热系数的0.84倍，这说明原来习惯上取的0.85的系数是合适的，同时还说明我们管片式热热器计算中气侧的污垢热阻比水侧的污垢热阻对传热系数的影响小，气侧污垢热阻对总体传热系数的影响可以忽略不计，也就是说管外污垢凯神热阻比管内污垢热阻的影响小。这就说明在过去我们常规设计中，取0.85倍的传热系数是得当的和可行的,也是考虑污垢热阻时最简便的一种经验方盯圆亏法了。 二污垢对传热的影响 近几年随着我国换热器行业产品的快速发展，换热器产品使用条件和换热器产品客户发生了根本的改变，用户对换热器产品设计提出了更高、更严、更具体的腔正要求，如产品压力、面积、体积和工艺介质方面都与以往大不相同。最明显的一点，用户在水的污垢热阻都提出了更明确的要求，明确提出水的污垢热阻是0.000344m2.℃/W（是原来洁净自来水的2倍，这一般是用户的最低要求）、0.0004m2.℃/W，有的甚至提到了0.0005m2.℃/W。气侧一般是压缩空气，用户一般没有明确提出要求，但按《换热器原理及计算》书中明确规定其污垢热阻0.000344m2.℃/W。从这些数据看出污垢系数是常规产品污垢系数的2倍，甚至3倍，这样，就会让人对以往那种对污垢系数的考虑方法是否适用和得当发生疑问。为此，仍拿上面的一种冷却元件来做计算比较： 设定四，气侧污垢系数rk=0，水侧污垢系数rl=0.000344m2.℃/W，其余条件与设定一一样，代入计算： 与设定一比较，设定四的传热系数是设定一传热系数的0.73倍；设定五，气侧污垢系数rk=0，水侧污垢系数rl=0.0004m2.℃/W，其余条件与设定一一样，代入计算： 与设定一比较，设定五传热系数是设定一传热系数0.70倍；设定六，气侧污垢系数rk=0，水侧污垢系数rl=0.0005m2.℃/W，其余条件与设定一一样，代入计算： 与设定一比较，设定六传热系数是设定一传热系数0.65倍；设定七，气侧污垢系数rk=0.000344m2.℃/W，水侧污垢系数rl=0，其余条件与设定一样，代入计算： 与设定一比较，设定七传热系数是设定一传热系数0.98倍；设定八，气侧污垢系数rk=0.000344m2.℃/W，水侧污垢系数rl=0.000344，其余条件与设定一样，代入计算： 与设定一比较，设定八传热系数是设定一传热系数0.72倍；与设定四比较，设定八传热系数是设定四传热系数0.99倍；设定九，气侧污垢系数rk=0.000344m2.℃/W，水侧污垢系数rl=0.0004，其余条件与设定一样，代入计算： 与设定一比较，设定九传热系数是设定一传热系数0.69倍；与设定五比较，设定九传热系数是设定五传热系数0.99倍。从上面几种污垢热阻组合计算比较，可以看出水侧取不同污垢热阻时，对传热系数的影响是不同的，并且都超过了原来的0.85的系数，当水侧污垢系数rl=0.000344m2.℃/W时，系数变为0.73；当水侧污垢系数rl=0.0004m2.℃/W时，系数变为0.70；当水侧污垢系数rl=0.0005m2.℃/W时，系数变为0.65；总之水侧的污垢热阻大大削弱了传热性能。套片式换热器气侧污垢系数改变时，传热系数变化不大，也就是说气侧污垢热阻对传热系数影响仍然可以忽略不计。显而易见，可知现在设计计算中仍按原来取0.85系数计算方法是不适用的，而应该在换热器设计中根据具体不同的污垢系数具体计算。因此，在换热器设计中必须考虑由于污垢热阻使传热削弱的补偿措施，如加大流速、总平均温差或传热面积等。这样，在换热器设计中，如何考虑污垢的影响，往往成为换热器设计成败的关键因素。 三选用污垢系数 了解了污垢对传热的影响，在产品设计中，到底取多大的污垢热阻是合理的？有人认为选取较大的污垢热阻比较可靠，其实这往往会带来更严重后果，因为在传热量一定的条件下，势必要加大传热面积或总平均温差，从而增加换热器成本。而传热面过大会导致热流体出口温度过低、冷流体出口温度过高，这不仅影响工艺要求，而且有时在运行中为避免此结果常将介质流速降低、致使壁面温度上升，这样反而促使污垢更迅速地增长；同样平均温差过大，就要求提高热介质温度或降低冷却介质温度，导致介质与壁面的温差加大，结果也是促使污垢增长，特别是沸腾蒸发受热面，温差过大有可能出现膜态沸腾，不仅使传热大为削弱、污垢迅速发展，甚至会使传热面过热毁坏。此外，多孔的沉积物还会起到腐蚀剂的作用，在壁温高时会加速金属的腐蚀；结垢物质还会在金属表面上形成氢或氧的浓差电池导致垢下腐蚀。恰当选用污垢系数涉及物理和经济两个因素。物理上考虑的因素有：流体和沉积物的性质。流体温度管壁温度；管壁材料和光洁度；物体流速以及清洗周期。经济上应考虑的因素有：换热器生产成本；费用随尺寸而变动的情况；必要的清洗周期；清洗费用，包括生产损失在内；折旧费；税率；正常维修费用；输送泵费用及能耗；要求的投资回收期。最佳的设计污垢热阻应在技术经济比较中使初投资折旧费（随污垢热阻增加而增加）与清洗和停运费用（随污垢热阻增加而减少）所构成的费用总额为最小。 由于缺少换热器在实际使用过程中的结垢情况数据，建议各生产厂家切实做好产品售后服务跟踪，特别是要通过多渠道，多方式收集结垢数据。这样才能在今后的换热器设计工作中设计出更好、更有竞争力的换热器产品。

❷ 纯金属传热和厚度是什么关系是简单的线性关系吗具体怎么计算两层金属传热的关系又是怎样的呢

在连续化的工业生产中，换热器内进行的大都是定态传热过程。
（1）热量衡算微分方程式
如图为一套管式换热器，内管为传热管，传热管外径d1，内径d2，微元传热管外表面积dA1，管外侧对流给热系数α1；内表面积dA2，内侧α2，平均面积dAm，壁面导热系数λ。
对微元体做热量衡算得
热流体:
冷流体:
以上两式是在以下的假设前提下：
①热流体质量流量qm1和比热cp1沿传热面不变；
②热流体无相变化；
③换热器无热损失；
④控制体两端面的热传导可以忽略。

（2）微元传热速率方程式
如图所示套管换热器中，热量由热流体传给管壁内侧，再由管壁内侧传至外侧，最后由管壁外侧传给冷流体。
对上述微元，我们可以得到:

即:
令:
则: 或:
式中: K——总传热系数，W/m2·K。
因为沿着流体流动方向（套管换热器沿管长）流体的温度是变化的，所以α值也是变化的。但若取一定性温度，则α与传热面无关，可以认为是一常数，这样K也为一常数。
对上式进行积分，可以得到:

（3）传热系数和热阻
①K的计算
由前面的分析可知，传热过程的总热阻1/K由各串联环节的热阻叠加而成，原则上减小任何环节的热阻都可提高传热系数，增大传热过程的速率。但是，各环节热阻不同时，其对总热阻的影响也不同，由K的表达式我们可以知道，热阻1/K的数值将主要由其中最大热阻所决定。以下讨论K的计算。
dA可取dA≠dA1≠dA2≠dAm中的任何一个，但我国换热器的锋枣冲基准都是取传热管的外表面积，即dA=dA1，则:
对于套管换热器，，则:
对于平壁或薄壁管，dA=dA1=dA2=dAm，则:

②污垢热阻R
以上的推导过程中，都未涉及传热面污垢的影响。实践证明，表面污垢会产生相当大的热阻。换热器使用一段时间后，传热表面有污垢积存，因此污垢层的热阻一般不可忽略。但是，污垢层的厚度及其导热系数无法测量，故污垢热阻只能是根据经验数据确定。计及污垢热阻的总热阻为:

式中: Rs1、Rs2——分别为传热管外侧、内侧的污垢热阻，m2·K/W。

（4）壁温的计算
由可以看出，在传热过程中热阻大的环节其温差也大。若金属壁的热阻及内外面积差异可忽略，即，则，即壁温Tw接近于热阻较小或给热系数α较大的一侧岩哗流体的温度。

2 传热过程基本方程式

（1）传热基本方程
设两流体作逆流流动，温度变化如图所示。由前面分析可知：

对于稳定操作，qm1、qm2是常数，取流体平均温度下的比热，则cp1、cp2也是常数，若将换热面各微元的局部K值也作为一常数，则上式中只有Δt=T-t沿换热面而变。分离变量，并在A=0,Δt=Δt1至A=A,Δt=Δt2间积分，即:

对整个换热面作热量衡算得：

即： ， 及代入上式：

因此可得出逆流时：，称为对数平均温度差。
当<2时，。并流时结论相同，证明从略。
（2）对数平均推动力Δtm
在传热过程中，冷热流体的温差是沿加热面连续变化的，但由于此温差与冷、热流体温度成线性关系，故可用换热器两端温差的某种组合（即对数平均温度差）来表示。对数平均温度差（或推动力）恒小于算术平均温度差，特别是当换热器两端温度差相差悬殊时，对数平均温度差将急剧减小。
在冷、热流体进出口温度相同的情况下，并流操作的两端推动力相差较大，其对数平均值必小于逆流操作。因此，就增加传热过程推动力而言，逆流操作总是优于并流操作。
当一侧为饱和蒸汽冷凝时，并流与逆流的Δtm的关系又是如何呢？
可见此时Δtm相等，无并流、逆流之分，即。
在实际操作的换热器内，纯粹的逆流和并流操作是不多见的，经常采用的是错流、折流及其他复杂流动，复杂流动的Δtm该怎么求呢？可根据逆银歼流流动求出Δtm逆，然后再乘以温差校正系数ψ得到实际的平均温差Δtm，即：
ψ的取值见教材。温差校正系数ψ<1，这是由于在列管换热器内增设了折流挡板及采用多管程，使得换热的冷、热流体在换热器内呈折流或错流，导致实际平均传热温差恒低于纯逆流时的平均传热温差。
若一侧为饱和蒸汽冷凝的复杂流动，其。

3 换热器的设计型计算

（1）设计型计算的命题方式
设计任务：将一定流量qm1的热流体自给定温度T1冷却至指定温度T2；或将一定流量qm2的冷流体自给定温度t1加热至指定温度t2。
设计条件：可供使用的冷却介质即冷流体的进口温度t1；或可供使用的加热介质即热流体的进口温度T1。
计算目的：确定经济上合理的传热面积及换热器其它有关尺寸。

（2）设计型问题的计算方法
设计计算的大致步骤如下：
①首先由传热任务用热量衡算式计算换热器的热负荷Q；
②作出适当的选择并计算平均推动力Δtm；
③计算冷、热流体与管壁的对流传热系数α1、α2及总传热系数K；
④由总传热速率方程计算传热面积A或管长L。

（3）设计型计算中参数的选择
由总传热速率方程式可知，为确定所需的传热面积，必须知道平均推动力Δtm和总传热系数K。
为计算Δtm，设计者首先必须：
①选择流体的流向，即决定采用逆流、并流还是其它复杂流动方式；
②选择冷却介质的出口温度t2或加热介质的出口温度T2。
为求得K，须计算两侧的给热系数α，故设计者必须决定：
①冷、热流体各走管内还是管外；
②选择适当的流速。
同时，还必须选定适当的污垢热阻。

由上所述，设计型计算必涉及设计参数的选择。各种选择决定之后，所需的传热面积及管长等换热器其它尺寸是不难确定的。不同的选择有不同的计算结果，设计者必须作出恰当的选择才能得到经济上合理、技术上可行的设计，或者通过多方案计算，从中选出最优方案。近年来，利用计算机进行换热器优化设计日益得到广泛的应用。本节后面的例题仅讨论根据题给条件即可进行设计计算，不涉及设计参数的选择问题。

（4）选择的依据
①流向选择
不洁净或易结垢的液体宜在管程，因管内清洗方便；
腐蚀性流体宜在管程，以免管束和壳体同时受到腐蚀；
压力高的流体宜在管内，以免壳体承受压力；
饱和蒸汽宜走壳程，饱和蒸汽比较清洁，而且冷凝液容易排出；
流量小而粘度大的流体一般以壳程为宜；
需要被冷却物料一般选壳程，便于散热。
②冷却或加热介质的出口温度的选择。
③流速的选择。

【例4-1】有一套管换热器，由Φ57×3.5mm与Φ89×4.5mm的钢管组成。甲醇在内管流动，流量为5000kg/h，由60℃冷却到30℃，甲醇侧的对流传热系数α2=1512W/(m2.℃)。冷却水在环隙中流动，其入口温度为20℃，出口温度拟定为35℃。忽略热损失、管壁及污垢热阻，且已知甲醇的平均比热为2.6kJ/(kg.℃)，在定性温度下水的粘度为0.84cP、导热系数为0.61 W/( m2.℃)、比热为4.174 kJ/(kg.℃)。试求：
（1）冷却水的用量；
（2）所需套管长度；
（3）若将套管换热器的内管改为Φ48×3mm的钢管，其它条件不变，求此时所需的套管长度。
解：（1）冷却水的用量qm2可由热量衡算式求得，由题给的cp1与cp2单位相同，不必换算，qm1的单位必须由kg/h换算成kg/s，故有：
kg/s
（2）题目没有指明用什么面积为基准，在这种情况下均当作是以传热管的外表面积为基准，对套管换热器而言就是以内管外表面积为基准，即A=πd1L

??? 得: （a）
建议分别先求出Q、K、Δtm的值后再代入式（a）求L不易错。Q的SI制单位为W，必须将qm1的单位化为kg/s、cp1的单位化为J/(kg.℃)再求Q，即:
W
求Δtm必须先确定是逆流还是并流，题目没有明确说明流向，但由已知条件可知：t2=35℃ ＞ T2=30℃，只有逆流才可能出现这种情况，故可断定本题必为逆流，于是
℃
由于管壁及污垢热阻可略去，以传热管外表面积为基准的K为

式中甲醇在内管侧的α2已知，冷却水在环隙侧的α1未知。求α1必须先求冷却水在环隙流动的Re，求Re要先求冷却水的流速u：
环隙当量直径： m
冷却水在环隙的流速：
m/s
＞104为湍流

注意：求Re及Pr时必须将μ、cp、λ等物性数据化为SI制方可代入运算。在解题时要特别注意物理量的单位问题。则冷却水在环隙流动的对流传热系数α1为：
==3271?W/(m2.℃)
=W/(m2.℃)
m
一般将多段套管换热器串联安装，使管长为39.1m或略长一点，以满足传热要求。

（3）当内管改为Φ48×3mm后，管内及环隙的流通截面积均发生变化，引起α1、α2均发生变化。应设法先求出变化后的α及K值，然后再求L。
对管内的流体甲醇，根据:

可知内管改小后，d2减小，其它条件不变则Re增大，原来甲醇为湍流，现在肯定仍为湍流，
得：
所以：?W/( m2.℃)
对环隙的流体冷却水，根据，有：

从上式可知，d1小其它条件不变将使环隙Re增大，原来冷却水为湍流，现在肯定仍为湍流，

所以：W/( m2.℃)
?W/(m2.℃)
m

【例4-2】将流量为2200kg/h的空气在列管式预热器内从20℃加热到80℃。空气在管内作湍流流动，116℃的饱和蒸汽在管外冷凝。现因工况变动需将空气的流量增加20%，而空气的进、出口温度不变。问采用什么方法（可以重新设计一台换热器，也可仍在原预热器中操作）能够完成新的生产任务？（请作出定量计算，设管壁及污垢的热阻可略去不计）

分析：空气流量qm2增加20%而其进、出口温度不变，根据热量衡算式可知Q增加20%。由总传热速率方程可知增大K、A、Δtm均可增大Q完成新的传热任务。而管径d、管数n的改变均可影响K和A，管长L的改变会影响A，加热蒸汽饱和温度的改变会影响Δtm。故解题时先设法找出d、n、L及Δtm对Q影响的关系式。

解：本题为一侧饱和蒸汽冷凝加热另一侧冷流体的传热问题。蒸汽走传热管外侧其α1的数量级为104左右，而空气（走管内）的α2数量级仅101，因而有α1＞＞α2。以后碰到饱和蒸汽冷凝加热气体的情况，均要懂得利用α1＞＞α2这一结论。
原工况：（Q不必求出）
Δtm℃
因为管壁及污垢的热阻可略去，并根据α1＞＞α2，有:
（a）
由于空气在管内作湍流流动，故有：

所以：?
式中C在题给条件下为常数，将上式代入式（a）得

新工况： （b）

（c）
式(c)÷式(a)并利用式(b)的结果可得:
（d）
根据式（d），分以下几种情况计算
1、重新设计一台预热器
（1）管数n、管长L、Δtm不变，改变管径d。由式（d）得:
解之得: 即可采用缩小管径4.5%的方法完成新的传热任务。
（2）管径d、管长L、Δtm不变，改变管数n。由式（d）得:
解之得:n'=1.2n。即可采用增加管数20％的方法完成新的传热任务。

（3）管数n、管径d、Δtm不变，改变管长L。由式（d）得：
解之得：l'=1.037l。即可采用增加管长3.7％的方法完成新的传热任务。

2．仍在原换热器中操作。此时n、d、L均不变，只能改变饱和蒸汽温度T即改变Δtm。由式（d）得：
将前面得出原工况Δtm=61.2℃代入，有：Δt'm=1.037Δtm=1.037×61.2=63.5℃
即:?℃

℃
即把饱和蒸汽温度升至118.1℃，相当于用压强为200kPa的饱和蒸汽加热即可完成新的传热任务。

4 换热器的操作型计算

在实际工作中，换热器的操作型计算问题是经常碰到的。例如，判断一个现有换热器对指定的生产任务是否适用，或者预测某些参数的变化对换热器传热能力的影响等都属操作型问题。

（1）操作型计算的命题方式
①第一类命题
给定条件：换热器的传热面积以及有关尺寸，冷、热流体的物理性质，冷、热流体的流量和进口温度以及流体的流动方式。
计算目的：求某些参数改变后冷、热流体的出口温度及换热器的传热能力。
②第二类命题
给定条件：换热器的传热面积以及有关尺寸，冷、热流体的物理性质，热流体（或冷流体）的流量和进、出口温度，冷流体（或热流体）的进口温度以及流动方式。
计算目的：求某些参数改变后所需冷流体（或热流体）的流量及出口温度。
③换热器校核计算
给定条件：换热器的传热面积及有关尺寸，传热任务。
计算目的：判断现有换热器对指定的传热任务是否适用。

（2）操作型问题的计算方法
在换热器内所传递的热流量，可由总传热速率方程式计算。同时还应满足热量衡算式，（对逆流）

联立以上两式，可得：
对于第一类命题的操作型问题，可将传热基本方程式变换为线性方程，然后采用消元法求出冷、热流体的温度。还可以采用传热效率与传热单元数法（ε-NTU法）或传热单元长度与传热单元数法求解均可避免试差。
对于第二类命题的操作型问题，须直接处理非线性的总传热基本方程式，无论采用何种方法求解，试差均不可避免。

（3）换热器的校核计算
换热器的校核计算问题是操作型问题中最简单的一种，后面将通过例题说明。

（4）传热过程的调节
传热过程的调节问题本质上也是操作型问题的求解过程，下面以热流体的冷却为例说明。
在换热器中，若热流体的流量qm1或进口温度T1发生变化，而要求其出口温度T2保持原来数值不变，可通过调节冷却介质流量来达到目的。但是，这种调节作用不能单纯地从热量衡算的观点理解为冷流体的流量大带走的热量多，流量小带走的热量少。根据传热基本方程式，正确的理解是，冷却介质流量的调节，改变了换热器内传热过程的速率。传热速率的改变，可能来自Δtm的变化，也可能来自K的变化，而多数是由两者共同引起的。
如果冷流体的α远大于热流体的α，调节冷却介质的流量，K基本不变，调节作用主要要靠Δtm的变化。如果冷流体的α与热流体的α相当或远小于后者，改变冷却介质的流量，将使Δtm和K皆有较大变化，此时过程调节是两者共同作用的结果。如果换热器在原工况下冷却介质的温升已经很小，即出口温度t2很低，增大冷却水流量不会使Δtm有较大的增加。此时，如热流体给热不是控制步骤，增大冷却介质流量可使K值增大，从而使传热速率有所增加。但是若热流体给热为控制步骤，增大冷却介质的流量已无调节作用。这就提示我们，在设计时冷却介质的出口温度也不宜取得过低，以便留有调节的余地。

5 传热单元数法

求解操作型问题采用传热效率与传热单元数法比较方便。
（1）逆流操作
①当qm1cp1<qm2cp2时，由前面的推导可得:

∵
令：==NTU1，，
则上式变为：
或： （CR1≠1）
②当qm2cp2<qm1cp1时
==NTU2
，
（CR2≠1）

（2）并流操作时
热流体：
冷流体：
对第一类操作型问题，式右端为已知量，ε1可求，由ε1求出T2，再由CR1求出t2。

【例4-3】在一套管换热器中，用冷却水将空气由100℃逆流冷却至60℃，冷却水在Φ38×2.5mm的内管中流动，其进、出口温度分别为15℃和25℃。已知此时空气和水的对流传热系数为60W/（m2.K）和1500 W/（m2.K），水测的污垢热阻为6×10－4 m2.K/W，空气侧的污垢热阻忽略不计。试问在下述新情况下，K、Δtm、Q的变化比率是多少？（1）空气的流量增加20%；（2）水的流量增加20%。设空气、水的对流传热系数α均与其流速的0.8次方成正比，管壁的热阻可忽略。

解：（1）、（2）均属第一类命题的操作型计算问题。分析：空气的α1小，是主要热阻所在，故情况（1）能使K、Q有较大增加，而情况（2）对传热量的影响不大。

（1）空气流量增加20%，逆流操作。
解法一（消元法）
原工况： （a）
? （b）
将式（b）代入式（a）并消去两边的（T1-T2）可得:
（c）

W/（m2·K）

新工况：qm1增加，α1变大，K变大，T2、t2、Q、Δtm均变，而A、qm2、α2均不变。用上标“＇”表示变化的量，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）
由热量衡算式得
（f）
联立式（e）、式（f）解得：T'2=61.7℃，t'2=26.5℃

计算结果说明，Q变大主要由于K变大引起。

解法二（ε-NTU法）
原工况：根据（解法一已求出）＜1，说明热流体的热容流量qm1cp1值较小，故传热单元数、传热效率和热容流量比全部以热流体（空气）的数据为准。
℃

新工况：q'm1=1.2qm1，K'/K=1.14(解法一已求出)，根据逆流NTU1得:
（g）
因为:
， 即：C'R1=1.2CR1=1.2×0.25=0.3
将NTU'1及C'R1的值代入式（g）得:
根据热流体传热效率的定义，有:
解之得:T'2=61.8℃

计算结果与解法一相同。

本例计算过程说明，对第一类命题的操作型计算问题，可用消元法（方法一）、ε-NTU法（方法二）。不管用何种方法求解，解操作型问题的关键是首先要弄清楚某一操作条件变化会引起哪些量发生变化，并把这些量变化的定量结果求出。

（2）水流量增加20%。
本题也可用消元法、ε-NTU法求解，作为练习题请自行求解。在此，仅给出参考答案：
；；

本例结果说明，由于α1比α2小得多，热阻主要集中在空气一侧，因而提高水流量K值基本不变，Q与Δtm也基本不变。所以，为强化一个具体的传热过程，必须首先判断主要热阻在哪一侧，然后针对这一侧采取相应的强化措施。

❸ 油对油传热系数

油对油（液体对液体）的传热系数是一个复杂的参数，取决于许多因素，如油的种类、温度、流速、密度、粘度等等。一般来说，油的传热系数比较小，约为卜誉 0.1 W/(m2.K) ~ 1 W/(m2.K) 左右，这与热导率低、流动性差等因素有关。

在实际应用中，想要提高油对油的传热系数，可以通过增加油流速、增加油的温度差、改变流动状态等多种方式来实现。此外，还可以采用兄亏增加传热面积、增加传热介质等方法来羡弊神改善传热效果。不同情况下，具体的传热系数也需要根据实验或计算进行确定。

❹ 传热实验过程中,空气进入主管道流量应如何控制

传热实验过程中，空气进入主管道流量应该通过变频风机、旁路调节阀、阀门远程PLC连锁流量计等控制装置进行控制，并检查空气流量旁路调节阀是否全开。

传热实颂没验装野拦纳置的主体是两根平行的换热套管，空气由漩涡气泵吹出，由旁路调节阀调节，经孔板流量计，由支路控制阀选择不同的支路进入不同的换热管的内管。蒸汽由加热釜产生后由蒸汽上升管上升，经支路控制阀选择不同的支路进入套管壳程。

(4)传热可以主动调节哪些数据扩展阅读

传热实验注意事项：

1、检查蒸汽加衡颂热釜中的水位是否在正常范围内。特别是每个实验结束后，进行下一实验之前，如果发现水位过低，应及时补给水量。

2、必须保证蒸汽上升管线的畅通。即在给蒸汽加热釜电压之前，两蒸汽支路阀门之一必须全开。在转换支路时，应先开启需要的支路阀，再关闭另一侧，且开启和关闭阀门必须缓慢，防止管线截断或蒸汽压力过大突然喷出。

3、必须保证空气管线的畅通。即在接通风机电源之前，两个空气支路控制阀之一和旁路调节阀必须全开。在转换支路时，应先关闭风机电源，然后开启和关闭支路阀。

4、实验中保持上升蒸汽量的稳定，不应改变加热电压。

❺ 化工原理 传热

你好！我来说说，
解Ⅰ：由热平衡方程，ρ1.u1.A1.Δt1=ρ2.u2.A2.Δt2
代入数据：1000x1.5x1/4.π(19-3)^2.x20=860x0.8x1/4π[(32-3)^2-19^2]x(100-t2")
得： t2" = 76.7
由于逆流，碧凯困则平均温差为：Δm = [(76.7-10)-(100-30)]/ln[(76.7-10)/(100-30)]
=69
又由油的物性参数，c、λ、ν、Pr、解出Re、Nu，从而知 h=112
由传热方程：Φb=Φt
代入数据：112x69.A = 1000x1.5x1/4.π(19-3)^2.x20x0.000001
得：A =3.9㎡=nA"(单个管子的面积）
至此，完全解出。（注，由于有悔念两种规格的管子，问的是哪一种不太明确）
另，计算或有错误，供参考。

解Ⅱ（传热单元数法）：
由热平衡方程，ρ1.u1.A1.Δt1=ρ2.u2.A2.Δt2
代入数据：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
由于是逆流，则满足：ε＝NTU/(1+NTU)
解得：NTU＝0.78
又孙虚因：NTU= kA / min(qm.c)
代入数据，得A = 3.9 ㎡
以下同理。

另，至于其它都是次要问题，管长增加，其它随面积相应变化；
而将污垢热阻转化为系数加至原h即可。

❻ 传热实验中空气的流量调节与离心泵调节流量的方式有何不同

二者的不同在于启动和升茄调节流量。
1、启动不同：吵尘察离心泵的启动一定要关闭出口阀，而往复泵一定要开启出口阀启动。
2、调节流量不同：离心泵一般通过出口阀门调节流量，而往复泵通兄帆过调节行程来调节流量。

❼ 地埋管传热分析土壤条件如何设置

在进行地埋管传热分析时，土壤的热传导系数、密度、比热容和水分含量都是非常重要的参数。因此，搏桐为了保证分析的准确性和可靠性，需要对土壤的这些基歼坦条件进行设置。一般来说，可以按照以下步骤进行：

1.了解土壤类型：不同的土壤类型具有不同的热学参数。常见的土壤类型有沙质土、黏土、砾石等，需要根据实际情况选择合适的土壤类型。

2.测定土壤的物理性质：包括土壤的密度、比热容、水分含量等。这些参数可以通过实地测量或者文献资料获取。

3.确定土壤的热传导系数：热传导系数是土壤传热分析中最关键的参数之一，可以通过实验或者文献资料获改茄取。

4.将上述参数输入到传热分析软件中进行分析，根据分析结果进行调整和优化。

需要注意的是，土壤的热学参数会受到很多因素的影响，例如温度、湿度、盐度等，因此在进行分析时需要尽可能准确地测定和计算这些参数的变化。

❽ 传热过程中哪些工程因素可以调动

首先，看看传热学书会有启发的！
根据中蚂公式：phi=A*lambda*deltaT可知，
1.增大传热面积。比如安置肋片等
2.提高传热系数。a.固体导热的话，可选用导热更好的材料；b.流体与固体之间对流换热的话，可以提高对空凳流换热系数，比如固体表面粗糙化、采用强制对流冲刷表面、横向冲刷管路、改变管束排列方式等；c.辐射换热的话，提高黑度和发射率，一般物体认为是灰体，即黑度和发射率相等。所以将表面涂黑，或氧化成黑卖亏埋色。增大角系数，即尽量使两表面靠近且正对。
3.提高温差。增加换热物体间的温度差。
从经典传热学知识上看，大体上只能这样了。
你的问题问得不具体，很泛，所以无法集中给你回答了。

❾ 在传热过程中,可以主动调节哪些数据

几乎所有的东西都在传热，你指的是什么情况

❿ 如何强化传热技术及一些典型的应用

如何强化传热技术及一些典型的应用

论文摘要：本文阐明了强化传热技术的重要性及其发展趋势；包括强化传热的分类、强化传热的途径、强化传热的应用场合等悔卖；列举了一些强化传热的典型应用，包括表面增强型蒸发管、采用波纹换热管管内强化传热、采用超声波抗垢强化传热技术、采用螺旋槽管的强化传热技术、采用小热管的强化传热技术等。通过分析得出强化传热应注意的一些问题。

论文关键词：强化传热 典型 应用

由于生产和科学技术发展需要强化传热从80年代起就引起了广泛的重视和发展。表现在设计和制造各类高性能热设备，航空，航天及核聚变等尖端技术，计算机里密集布置电子元件的有效冷却。正是上述原因促使人们对强化传热进行及为广泛的研究和探讨，从80年代到现在近20多的时间里，世界各国的科学领域里，有关强化传热研究报告举不胜数。

一、强化传热技术的分类

（一）导热过程的强化
导热是热量传递的三种基本方式之一，它同样也存在着强化问题。导热是依靠物体中的质量（分子，原子，或自由电子）运动来传递能量。固体内部不同温度层之间的传热就是一种典型的导热过程，但固体之间接触存带碧在着接触热阻，降低了能量的传递，在高热流场合下，为了尽快导出热量必须设法降低接触热阻，一般可采用以下方法：
1、提高接触面之间光洁度或增加物体间的接触压力以增加接触面积
2、在接触面之间填充导热系数较高的气体（如氦气）
3、在接触面上用电化学方法添加软金属涂层或加软技碧行逗术垫片
（二）辐射换热的强化
辐射换热普遍存在于自然界和许多生产过程中，只要物体温度高于绝对零度，它就能依靠电磁波向外发射能量，所以物体之间总是存在着辐射换热，在物之间温度差别不是很大的情况下，辐射换热可以忽略，但在高温设备中辐射却是换热的主要方式。而影响辐射换热的因素主要有：表面粗糙度，固体微粒，材料。
（三）对流换热强化
对流强化传热与流体的物理特性，流动状态，流道几何形状，有无相变发生以及传热壁面的表面状况等许多因素有关。其中对流换热的有源强化又可分为：利用机械搅动加强流体与壁面间的传热，流体脉动和传热面震动时的对流换热，电磁场作用下的对流换热，经过多孔壁有质量透过时的壁面换热。而对流换热的无源换热又可分为：管内插入物对传热的增强，涡旋流动的强化传热，添加物对流换热，流化床与埋管间的传热，射流冲击。

二、强化传热的途径

在热设备中应用强化传热技术的目的一般有：（1）增加输热量；（2）减少换热面积和缩小设备体积；（3）降低载热剂输送功率的消耗；（4）降低高温部件的温度。在表面式换热器中，单位时间内的换热量Q与冷热流体的温度差△t及传热面积F成正比，即Q=KF△t，式中K为传热系数，是反映传热强弱的指标。从上式可以看出，增大传热量可以通过提高传热系数，扩大传热面积和增大传热温差3种途径来实现。

三、应用场合

不同的强化传热技术有不同的应用场合：对流换热按其发生的原因可分为自然对流换热和强制对流换热。在这良种对流换热过程中，就流体的.运动状态又可区分为层流换热及湍流关热，这取决于流体的雷诺数，流道集合形状和固体的壁面状况。从流道集合想状来看就更为复杂，既有圆形，环形，三角形，弧形，又有纵向或横向掠过管簇以及由各种形状管翅或板翅结构组成的复杂集合通道。如果流体在穿热过程中发生相变，则又有迟内沸腾，流动沸腾及蒸汽凝结之分。
前面提到的那些强化传热技术，有的只使用于特定的某些传热介质和传热过程，有的则对所有对流换热状态都有不同程度的强化作用。其中在各类通道中强制对流（包括层流及湍流）换热的强化研究得最多，因而也是最成熟的和在工业上应用的最广的。从强化传热各类措施来看，研究得最多的是各种发展表面，粗糙表面和涡旋强化，而且它们还被广泛地应用于各类热设备中去。就目前来看，应用最多的是换热器方面的强化传热。当然其他电子方面也有很多。

四、强化传热的应用举例

（一）表面增强型蒸发管
采用双侧强化管型，管内侧有内螺纹槽，管外侧是一种利用机械加工的双重凹陷多孔结构，管型的机构其总传热系数随着流速的增大而增大，当管内水流速为0.3~1.3m/s时，主翅和内翅的翅高分别为0.70mm和0.48mm，翅数分别为52和38时，增大了换热面积，管表面更多的凹陷增加了汽化核心数量，其换热性能最为优越。
（二）采用波纹换热管管内强化传热
用波纹管代替传统的光滑直管，能大大强化热量传递。分别在实验环境温度20度，管程水流量40-1400L/h，雷诺数Re=1800 -24000，蒸汽压力为0.15MPa，蒸汽温度为113.5度；实验环境温度20度，管程水流量范围40-1400L/h，雷诺数Re=1800-24000，蒸汽压力为0.15MPa，蒸汽温度为113.5度。在实验Re变化范围内，波纹管的管内对流传热系数a和努塞尔数Nu均随着Re的增大而增大，并且都比光滑直管大2.5-3倍。
（三）采用超声波抗垢强化传热技术
超声波在液体媒质中传播时会产生机械振动作用，空化作用和热作用。这些作用同时产生效应，会减弱成垢物质的分子之间结合力以及析出垢粒与管道间的附着力，破坏垢物生成和板结的条件，阻止垢物的生长，从而实现防垢的功能。同时也可导致已形成的垢物脱落，形成松散而不易板结的沉淀物，达到除垢作用。超声波抗垢装置主要由超声波发生器，传声系统和换能器组成。石油大学等人的研究表明循环动态情况下与静态情况下的结垢程度相当；声波的防垢作用是很明显的，其防垢效率最低达85%，比通常的化学防垢效果还搞，如果实验条件加以改进其效果会更好。
前苏联科学家研究发现，当声强大于15W/m2时，超声波可使积垢系数（垢层热阻于总热阻之比）降低并做到整个生产期不用清洗。中国蓝星化学清洗总公司研究得出：超声波有明显的阻垢功效，施加20kHZ的声波可使钙离子和碳酸根离子的结合过程变得很缓慢，阻垢率达到85%以上。
（四）采用螺旋槽管的强化传热技术
周强泰等人通过对螺旋槽管管内外单相流体传热进行研究，并将试验数据按流动参数，物性参数和几何参数采用无量纲准则进行整理，给出了Re=104-105范围内换热系数的关联式，该关联式可以作为螺旋槽管换热器的设计依据。
螺旋槽管代替光管作空气预热器，可减轻末级空气预热器的积灰，提高传热能力，因而可降低排烟温度及提高热风温度；可以代替回转式空气预热器，解决其漏风和积灰问题，此外还可根据不同的具体情况解决锅炉的一些特殊问题。螺旋槽管作为电站锅炉空气预热器的传热管件，大量应用与现役煤粉锅炉空气预热器的更换改造和新型的整套设计，其性能明显比其他型式空气预热器优越。
（五）采用小热管的强化传热技术
对五种内径相近的小热管在不同工作温度，热流密度及倾角下的传热研究，五种热管带有不同吸液芯结构：微粒管，网芯管，加网芯槽管烧结芯管，光管。五种热管的蒸发传热系数都随工作温度的升高而增加；随着倾角的增大而增大；微粒管和网芯管的传热系数基本上随热流密度的增大而增加，而加网芯管微粒管，烧结芯管和光管则随热流密度的增加而逐渐减小。有吸液芯的四种热管都不同程度地强化了管内蒸发和凝结换热，其中，微粒管的传热系数最高，而且对倾角的变化敏感，大倾角时约为光管的9倍，小倾角约为光管的14倍；加网芯管微粒管的凝结强化效果最好，其传热系数可达光管的15倍。

五、强化传热应该考虑的问题

（一）采用强化传热措施所获得的设备功率的增加和系统热效率的提高，或者设备体积减小，传热介质输送功率降低等效果究竟有多大？
（二）采用所选择的强化传热措施后需要增加多少费用？工艺复杂性怎么样？能否大规模生产？
（三）所采用的强化传热方法与传热介质的相容性如何？能否保证强化传热性能持久有效？
（四）采用强化传热措施后能收到多大的经济效益？

六、总结

大多数强化传热方法都能有效地提高传热系数，能起到很好的强化传热的目的，但各种方法都有其最合适的应用场所，需根据具体的问题采用不同的强化方法，作到最优化的强化传热。对于任何一种新的强化传热技术，仅停留在理论上的研究是不够的，还应对其应用领域进行深入的了解，调查和研究，并掌握有针对性地解决存在问题的方法，才能在实践中得到推广应用。

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