化工原理电子课件(北京化工大学)_(10)

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1、4.4传热过程的计算4.4.1总传热系数和总传热速率4.4.2热量衡算和传热速率方程间的关系4.4.3传热平均温度差4.4.4壁温的计算4.4.5传热效率～传热单元数法4.4.6传热计算示例14.4.1总传热系数和总传热速率方程dAt2G1，T1G2，t1T22热流体固体壁面一侧固体壁面一侧另一侧固体壁面另一侧冷流体twTw对流对流导热冷流体热流体tTQ3（3）管内对流（1）管外对流（2）管壁热传导对于稳定传热4式中K——总传热系数，W/(m2·K)。5讨论：1．当传热面为平面时，dA=dA1=dA2=dAm2．以外表面为基准(dA=dA1)

2、:6式中K1——以换热管的外表面为基准的总传热系数；dm——换热管的对数平均直径。以壁表面为基准：以内表面为基准：近似用平壁计算73．1/K值的物理意义8二、总传热速率方程式中K——平均总传热系数；tm——平均温度差。——总传热速率方程（1）求K平均值。（2）热量衡算式与传热速率方程间的关系。（3）tm的求解。9三、污垢热阻式中R1、R2——传热面两侧的污垢热阻，m2·K/W。104.4.2热量衡算和传热速率方程间的关系无热损失：热流体G1,T1,cp1,H1T2H2冷流体G2,t2,cp2,h1t2h211无相变时热量衡算：式中Q──热

3、冷流体放出或吸收的热量，J/s；G1,G2──热冷流体的质量流量，kg/s；cp1,cp2──热冷流体的比热容，J/(s.℃)；h1,h2──冷流体的进出口焓，J/kg；H1,H2──热流体的进出口焓，J/kg。12相变时热量衡算：式中r──热流体的汽化潜热，kJ/kg；TS──热流体的饱和温度，℃。传热计算的出发点和核心：13一、恒温传热二、变温传热tm与流体流向有关4.4.3.传热平均温度差逆流并流错流折流141、逆流和并流时的tmt2t1T1T2t1t2T1T2t2tAt1T2T1t2tAt1T2T1逆流并流15以逆流为例推导假设：

4、1）定态传热、定态流动，G1、G2一定2）cp1、cp2为常数，为进出口平均温度下的3）K沿管长不变化。4）热损失忽略不计。16T2t1t2T1dTdtdAAtt2t1Tt171）也适用于并流T2t1t2T1At2t1182）较大温差记为t1，较小温差记为t2；3）当t1/t2<2，则可用算术平均值代替4）当t1＝t219：逆流时的平均温度差2、错流、折流时的204.4.4壁温的计算稳态传热1．大，即b/Am小，热阻小，tW=TW21TW接近于T，即大热阻小侧流体的温度。3．两侧有污垢2．当tW=TW，得22一、传热

5、效率最大可能传热速率：换热器中可能发生最大温差变化的传热速率。理论上最大的温差：4.4.5传热效率～传热单元数法23热容流量：mscp由热量衡算得最小值流体可获得较大的温度变化最小值流体：热容流量最小的流体为最小值流体。24二、传热单元数25传热单元数：传热单元数的意义：热流体温度的变化相当于平均温度差的倍数。同理：26三、传热效率与传热单元数的关系根据热量衡算和传热速率方程导出：逆流：并流：27逆流：并流：284.4.6传热计算示例例题：用120C的饱和水蒸汽将流量为36m3/h的某稀溶液在双管程列管换热器中从温度为80C上升到95C

6、，每程有直径为25×2.5mm管子30根，且以管外表面积为基准K=2800W/m2.C，蒸汽侧污垢热阻和管壁热阻可忽略不计。求：（1）换热器所需的管长；（2）操作一年后，由于污垢积累，溶液侧的污垢系数增加了0.00009m2.C/W，若维持溶液原流量及进口温度，其出口温度为多少？若又保证溶液原出口温度，可采取什么措施？（定性说明）溶液的=1000kg/m3；cp=4.2kJ/kg.C。29