板式换热器的传热原理
传热,即热量传递,是自然界中最普遍存在的物理现象,凡是有温度差存在的物系
之间,会导致热量从高温处向低温处的传递的传热过程,解决传热问题,都需要从总的
传热速率方程出发,即:
Q = KADtm
式中:Q—冷流体吸收或热流体放出的热流量,W:
K—传热系数,W/ (m2.0C)
A—传热面积, m2;
Dtm--平均传热温差,℃。
传热基本方式
根据热量传递机理的不同,传热基本方式有三种,即传热导、对流和辐射。
(1)热传导:
传热导又称导热。是指热量从物体的高温部分向同一物体的低温部分、或者从
一个与它直接接触的低温物体传热的过程。
(2)对流传热:
对流传热是依靠流体的宏观位移,将热量由处带到别一处的传热现象。在化工
生产中的对流传热,往往是指流体与固体壁面直接接触的热量传递。
(3)辐射传热:
又称为热辐射,是指因热的原因而产生的电磁波在空间的传递。物体将热能变
为辐射能,以电磁波的形式在空中传播,当遇到另一物体时,又被全部或部分吸收而变
成热能。作为换热设备,我们主要关系的热传导和对流传热。
对流传热大多是指流体与固体壁面之间的传热,其传热速率与流体性质及边界层的
状况密切相关。如图在靠近壁面处引起温度的变化形成温度边界层。温度差主要集中在
层流底层中。假设流体与壁面的温度差全部集中在厚度为 1'的有效膜内,该膜既不是
热边界层,也非流动边界层,而是一集中了全部传热温差并以导热方式传热的虚拟膜。
对流传热速率方程可用牛顿冷却定律来描述,该定律是一个实验定律:
对两侧流体,均可使用牛顿冷却定律,即:
Q = aADT
式中:Q----对流传热的热流量,W;
A----对流传热面积,m2;
DT ----壁面温度与壁面法向上流体的平均温度之差,K;
α ----比例系数,称为表面传热系数,W/(m2.K)
对流传热过程的计算,归结为如何获取 。 一般由实验 测定,采用科学的试验
方法。
对流传热的分类:
无相变化传热: 强制对流
自然对流
有相变传热: 蒸汽冷凝
液体沸腾
无相变化时对流传热过程的因次分析
利用因次分析的方法可获得描述对流传热的几个重要的特征数:
(努塞尔数)
(雷诺数)
(普朗特数)
(格拉晓夫数)
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