化工原理教学课件第三章(传热)第三章(传热)第四节.ppt

第三章

传热一、热量衡算二、总传热速率微分方程三、总传热系数四、平均温度差五、传热面积的计算六、壁温的计算七、保温层的临界直径一、热量衡算二、总传热速率方程三、总传热系数四、传热的平均温度差五、传热面积的计算六、壁温的计算七、保温层的临界直径(2)逆流可以节省冷却介质或加热介质的用量。所以，换热器应当尽量采用逆流流动，尽可能避免并流流动。在某些生产工艺有特殊要求时，如要求冷流体被加热时不得超过某一温度或热流体冷却时不得低于某一温度，应采用并流操作。当换热器有一侧流体发生相变而保持温度不变时，就无所谓并流和逆流了，不论何种流动型式，只要进出口温度相同，平均温度就相等。(3)采用折流和其他复杂流动的目的是为了提高传热系数，其代价是平均温度差相应减小，温度修正系数φ△t是用来表示某种流动型式在给定工况下接近逆流的程度。综合利弊，一般在设计时最好使φ△t＞0.9，至少不能使φ△t0.8。否则应另选其他流动型式，以提高φ△t。1、传热系数K为常数其中：2、传热系数K为变数积分：不能用解析法求解时，可采用数值积分、图解积分或分段计算的方法。将每段中的物性、传热系数Kj视为常量，分段计算传热温差△tmj和相应的热流量Qj及传热面积Sj，或总传热面积：已知：管内、外流体的平均温度T、t，忽略管壁热阻求：壁温tW方法：试差法步骤：假设tW求管内、外的αi、α0核算tW**第四节

传热计算传热计算设计计算校核计算根据生产任务的要求，确定换热器的传热面积及换热器的其它有关尺寸，以便设计或选用换热器。判断一个换热器能否满足生产任务的要求或预测生产过程中某些参数的变化对换热器传热能力的影响。依据：总传热速率方程和热量恒算热量衡算是反映两流体在换热过程中温度变化的相互关系对于间壁式换热器，假设换热器绝热良好，热损失可忽略则在单位时间内的换热器中的热流体放出的热量等于冷流体吸收的热量。即：——换热器的热量衡算式应用：计算换热器的传热量若换热器中的两流体的比热不随温度而变或可取平均温度下的比热时若换热器中热流体有相变化，而冷流体无相变化，例如饱和蒸汽作为热流体时的冷凝，冷凝液在饱和温度下离开。若冷凝液的温度低于饱和温度离开换热器通过换热器中任一微元面积的间壁两侧的流体的传热速率方程，——总传热速率微分方程or传热基本方程K——局部总传热系数，（w/m2℃）物理意义：在数值上等于单位传热面积、单位温度差下的传热速率。当取△t和k为整个换热器的平均值时，对于整个换热器，传热基本方程式可写成：或K——换热器的平均传热系数，w/m2·K——总传热热阻注意：其中K必须和所选择的传热面积相对应，选择的传热面积不同，总传热系数的数值不同。传热基本方程可分别表示为：式中：Ki、Ko、Km——分别为管内表面积、外表面积和内外侧的平均表面积的传热系数，w/m2·KSi、So、Sm——换热器管内表面积、外表面积和内外侧的平均面积，m2。注：工程上大多以外表面积为计算基准，Ko不再加下标“o”1、总传热系数K的来源生产实际的经验数据(165页表4-7)实验测定:由分析计算2、传热系数K的计算流体通过管壁的传热包括：1)热流体在流动过程中把热量传递给管壁的对流传热2)通过管壁的热传导3)管壁与流动中的冷流体的对流传热间壁换热器总传热速率为：利用串联热阻叠加原则：若以外表面为基准——基于外表面积总传热系数计算公式同理：3、污垢热阻在计算传热系数K值时，污垢热阻一般不可忽视，污垢热阻的大小与流体的性质、流速、温度、设备结构以及运行时间等因素有关。若管壁两侧表面上的污垢热阻分别用Rsi和Rs0表示，根据串联热阻叠加原则，当管壁热阻和污垢热阻均可忽略时，若则总热阻是由热阻大的那一侧的对流传热所控制。提高K值，关键在于提高对流传热系数较小一侧的α。两侧的α相差不大时，则必须同时提高两侧的α，才能提高K值。污垢热阻为控制因素时，则必须设法减慢污垢形成速率或及时清除污垢。例：有一列管换热器，由φ25×2.5的钢管组成。CO2在管内流动，冷却水在管外流动。已知管外的α1=2500W/m2·K，管内的α2=50W/m2·K。（1）试求传热系数K；（2）若α1增大一倍，其它条件与前相同，求传热系数增大的百分