第一講

§6.2

散料層內(nèi)熱交換

一、本課的基本要求：

會(huì)用固定、流化料層的傳熱量計(jì)算公式。二、本課的重點(diǎn)、難點(diǎn)：

本課的重點(diǎn)及難點(diǎn)是固定料層、流化料層的傳熱量、計(jì)算公式的應(yīng)用。第六章綜合傳熱計(jì)算§

6.2

散料層內(nèi)熱交換散料層（固定料層）內(nèi)的熱交換是氣、固兩相之間的熱量傳輸現(xiàn)象，其熱量傳輸過程比較復(fù)雜。為揭示其一般規(guī)律，在研究它們之間的熱交換過程時(shí)，常作如下假設(shè)：（1）爐料與爐氣沿整個(gè)容器橫截面均勻流動(dòng)。（2）爐料與爐氣的水當(dāng)量保持不變。（3）料塊尺寸在熱交換過程中不發(fā)生變化。（4）料層內(nèi)換熱系數(shù)為常數(shù)。一、

料塊內(nèi)部熱阻很小（Bi≤0.25）時(shí)的熱交換在此條件下，可認(rèn)為料塊內(nèi)、外部溫度始終是均勻一致的。參看圖6-2-1，在dτ時(shí)間內(nèi)，單位體積料層內(nèi)氣體傳給料塊的熱量為：

DQ=αA

(tg–ts)Avdτ

第六章綜合傳熱計(jì)算在此范圍內(nèi)爐氣發(fā)生的溫度變化應(yīng)為：同樣，物料的溫度變化為：gtWdQdg-=StWdQdS-=第六章綜合傳熱計(jì)算由逆流熱交換系數(shù)的熱平衡方程可知

始端與任一截面之間

始端與終端之間

由以上四式聯(lián)立求解得：)tt(W)tt(W'S"SS"g'gg-=-)tt(W)tt(WS"SSg'gg-=-E)tt(tt'S'g'gg--=第六章綜合傳熱計(jì)算當(dāng)τ=τ2時(shí)，則tg＝tg”故可得：0'S'g'g"gE)tt(tt--=E0值與

及

函數(shù)關(guān)系如圖所示：

2gVAWAtaSgWW第六章綜合傳熱計(jì)算當(dāng)Wg＜Ws且料層足夠高的條件下，有：

若換熱時(shí)間足夠長(zhǎng)，即τ→∞，則：

任意時(shí)刻的爐料溫度為：在換熱終端，即τ=τ2時(shí)，當(dāng)Wg＞W(wǎng)S且料層足夠高時(shí)，有：第六章綜合傳熱計(jì)算若料塊入口溫度為室溫，或ts’≈0，則在此基礎(chǔ)上，若τ→∞，則有：

ts”=tg’每單位體積料層的熱交換量可寫為：

或

kJ/m3

kJ/m3

第六章綜合傳熱計(jì)算二、爐氣與料塊間的換熱系數(shù)經(jīng)驗(yàn)式：W/(m2·K)

三、考慮料塊內(nèi)熱阻時(shí)的熱交換總熱阻為：（m·℃）/W

傳熱系數(shù)為：W/（m2·℃）

第六章綜合傳熱計(jì)算對(duì)于球形料塊有：對(duì)不規(guī)則料塊則為：返回第六章綜合傳熱計(jì)算第二講

：§

6.3余熱利用設(shè)備及其熱工計(jì)算

一、本課的基本要求：

1、掌握換熱器的工作原理，會(huì)換熱器的設(shè)計(jì)與校核計(jì)算。

2、了解蓄熱室的工作原理及計(jì)算。二、本課的重點(diǎn)、難點(diǎn)：本課的重點(diǎn)是換熱器的工作原理及計(jì)算，關(guān)鍵在于求出k、Δtcp第六章綜合傳熱計(jì)算§

6.3余熱利用設(shè)備及其熱工計(jì)算利用余熱利用設(shè)備可以節(jié)約燃料和提高燃燒溫度。一、

換熱器

1．換熱器內(nèi)流體的流動(dòng)方式及水當(dāng)量順流式：熱流體與冷流體流向相同。逆流式：熱流體與冷流體流向相反。叉流式：熱流體與冷流體流向相交叉。其他流動(dòng)方式都是以上三種方式的組合。

第六章綜合傳熱計(jì)算換熱器內(nèi)流體的流動(dòng)方式（a）順流（b）逆流（c）叉流（d）折流（e）順叉流（f）逆叉流

第六章綜合傳熱計(jì)算在整個(gè)換熱器內(nèi)，熱流體與冷流體之間有：用水當(dāng)量表示為：2．換熱器的熱工計(jì)算（1）基本公式

q=kΔtcpW/m3Q=KtcpAW

（2）平均溫差Δtcp：)tt(cM)tt(cM'2"222"1'111-=-)tt(W)tt(W'2"22"1'11-=-℃

'"'"cpttlntttDDD-D=D第六章綜合傳熱計(jì)算當(dāng)流體不是簡(jiǎn)單的順流或逆流時(shí)，則平均溫差計(jì)算式中應(yīng)乘以修正系數(shù)εΔt，即

℃（順流）

)tt()tt(ln)tt()tt(t'2'1"2"1'2'1"2"1cp-----=D℃

'"'"tcpttlntttDDD-De=DD℃（逆流）

)tt()tt(ln)tt()tt(t2'1‘2"1'2'1"2"1cp-----=D"第六章綜合傳熱計(jì)算εΔt的推導(dǎo)結(jié)果已整理成計(jì)算線圖，見附圖6。圖中的R及P是水當(dāng)量的比值及換熱器的加熱溫度效率。它們的定義式分別為：結(jié)論：

l）εΔt越大，則Δtcp也越大。

2）P值一定時(shí)，R值越小則εΔt值越大。

3）R值一定時(shí)，P值越小則εΔt值越大。

4）當(dāng)R及P值一定時(shí)，流體的流程數(shù)越多則εΔt越大。'2'1'2"2ttttR--==兩流體的進(jìn)口溫度冷流體的加熱度21'2"2"1'1WWttttR=--==冷流體的加熱度熱流體的冷卻度第六章綜合傳熱計(jì)算（3）傳熱系數(shù)K

：或3．換熱器的效率及流體終溫

順流式換熱器的效率為：W/（m2·℃）

21111Ka+ld+a=W/（m2·℃）

AAKAAAAKAKAKKn1iiin21nn2211?==++++++=LL（6-3-15a）

maxminmaxminminWW1)]WW1(WKAexp[1++--=e第六章綜合傳熱計(jì)算逆流式換熱器的效率為：寫成函數(shù)關(guān)系式：（6-3-15b）

maxminmaxminminWW1)]WW1(WKAexp[1++--=eε=f（NTU，，流動(dòng)方式）

（6-3-16）

maxminWW第六章綜合傳熱計(jì)算順流時(shí)ε=f（NTU，）圖maxminWWmaxminWW逆流時(shí)ε=f（NTU，）圖第六章綜合傳熱計(jì)算二、蓄熱室第六章綜合傳熱計(jì)算1．蓄熱室內(nèi)傳熱過程的特蓄熱室內(nèi)的傳熱過程是通道內(nèi)的磚格子（通道壁）交替地被加熱及冷卻，氣體及磚格子的溫度都在連續(xù)地發(fā)生變化，屬于不穩(wěn)定導(dǎo)熱過程。

蓄熱室內(nèi)與換熱器內(nèi)傳熱過程的比較圖（a）—換熱器；（b）—蓄熱室第六章綜合傳熱計(jì)算

從圖中看出，磚格子通道表面溫度隨時(shí)間的變化規(guī)律為拋物線型，且加熱期：

冷卻期：若取加熱期及冷期內(nèi)K1的平均值為0.67，則：)tt(Kttmin,Wmax,W1min,Wcp1,W+=D)tt)(K1(ttmin,Wmax,W1min,Wcp2,W--+=D)tt(31ttmin,wmax,wcp2,Wcp1,W-=-當(dāng)

時(shí)，05.073.0K2dat-=3<2dat第六章綜合傳熱計(jì)算磚格表面溫度及其平均溫度圖

加熱期末及冷卻期末磚格內(nèi)

斷面上的溫度分布圖第六章綜合傳熱計(jì)算加熱期末磚體的平均溫度冷卻期末磚體的平均溫度

從以上分析可以看出，蓄熱室內(nèi)氣體與磚體間傳熱的特點(diǎn)與通過表面熱通量為常數(shù)的邊界條件相接近。2．蓄熱室內(nèi)傳熱系數(shù)1max,wcp1,kt32ttD-=D2min,wcp2,kt32ttD+=DkJ/(m2·℃)2202111]3)1(c1[3111Kta+bltdb++dr+ta=第六章綜合