2025/6/12總傳熱系數及強化傳熱1模塊二傳熱——總傳熱系數及強化傳熱2025/6/12總傳熱系數及強化傳熱2學習目標：1.理解總傳熱系數及其影響因素；2.掌握工業上常用的強化傳熱措施。2025/6/12總傳熱系數及強化傳熱3Ｑ＝ＫS△tm傳熱基本方程K的影響因素很多，主要有換熱器的類型、流體的性質以及操作條件。K的來源：取經驗值、現場測定、公式計算。一、總傳熱系數2025/6/12總傳熱系數及強化傳熱41.取經驗值P100表2-3列管式換熱器中傳熱系數K的范圍2.現場測定

測定有關數據，如設備的尺寸（S）、流體的傳熱量（Q熱）和進出口溫度（Δtm）。

提問：方法1和2各有什么不足？2025/6/12總傳熱系數及強化傳熱5twTw對流對流導熱冷流體熱流體tTQ

熱、冷流體通過間壁的傳熱是一個對流——傳導——對流的串聯過程。假設熱流體走管程，冷流體走殼程，即3）壁面對冷流體的對流傳熱1）熱流體對壁面的對流傳熱2）固體壁面的導熱3.公式計算2025/6/12總傳熱系數及強化傳熱6根據熱阻疊加原理，得：故：熱阻1/KS或總傳熱系數K的基本計算公式為：2025/6/12總傳熱系數及強化傳熱7S可選傳熱面積的外表面SO或內表面Si或平均表面積Sm，但K必須與所選的面積相對應。比如式中K——總傳熱系數，單位W/(m2·K)。2025/6/12總傳熱系數及強化傳熱8討論：（1）假定壁面很薄，冷熱流體進行熱交換時，則傳熱系數

（2）若傳熱的固體壁面為金屬材料，即導熱系數很大，且厚度很薄時，與，相比時，可忽略不計，此時2025/6/12總傳熱系數及強化傳熱9（3）當兩個對流傳熱膜系數相差很懸殊時，則K值與對流傳熱膜系數小的膜系數很接近。如下：所以，要提高其傳熱系數K值，必須提高小的膜系數才得以見效。時或時結論：K值與α小的膜系數很接近，提高α小，K增大。2025/6/12總傳熱系數及強化傳熱10（4）從傳熱方程式（Si≈So）整理得：得得結論：壁溫總是接近膜系數大的哪一側流體的溫度。2025/6/12總傳熱系數及強化傳熱11

換熱器在使用過程中，傳熱壁面常有污垢形成，對傳熱產生附加熱阻，該熱阻稱為污垢熱阻。

影響污垢形成的因素有：流體的性質，傳熱壁面的材料、操作條件、清洗周期。

一般垢層的導熱系數都比較小，在生產上盡可能防止和減少污垢的形成。結論：很薄的一層污垢也會產生較大熱阻。2025/6/12總傳熱系數及強化傳熱12

在工程計算上需要考慮污垢熱阻，此時總傳熱系數的計算公式為：式中Rsi、Rso——傳熱面內側和外側的污垢熱阻，m2·K/W。P102傳熱壁為平壁或薄管壁時，2025/6/12總傳熱系數及強化傳熱13

強化傳熱是設法提高換熱器的傳熱速率，其目的是以最小的傳熱設備獲得最大的生產能力。因此，強化傳熱的途徑主要有：

加大傳熱面積可以增大傳熱速率，但設備增大，投資和維修費也隨之增加。采用翅片或螺旋翅片管代替普通金屬管。a.加大傳熱面積二、強化傳熱2025/6/12總傳熱系數及強化傳熱14

物料的溫度是由工藝條件決定的。

在理論上可采取提高加熱介質溫度或降低冷卻介質溫度的辦法，但受必須考慮技術上的可行性和經濟上的合理性。在一定條件下也可采用逆流代替并流或增加殼程數。b.增加平均溫度差2025/6/12總傳熱系數及強化傳熱15

減少壁厚或使用熱導率較高的材料；防止污垢形成或經常清除污垢；加大流速（多管程或采用折流板），提高湍動程度，減少層流內層的厚度；及時排除冷凝液和不不凝性氣體均有利于提高