化工原理上册天津大学柴诚敬35－36学时.ppt

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1、第五章传热5.2热传导5.2.1平壁一维稳态热传导5.2.2圆筒壁的一维稳态热传导1一、单层圆筒壁的一维稳态热传导常量常量传热速率传热面积热通量平壁圆筒壁常量随半径变常量随半径变2图5-6单层圆筒壁的热传导一、单层圆筒壁的一维稳态热传导3通过该薄圆筒壁的传热速率可以表示为积分并整理得微分式积分式一、单层圆筒壁的一维稳态热传导4可写成与单层平壁热传导速率方程相类似的形式其中圆筒壁的对数平均面积一、单层圆筒壁的一维稳态热传导5或圆筒壁的对数平均半径一、单层圆筒壁的一维稳态热传导6二、多层圆筒壁的稳态热传导假设层与层之间接触

2、良好，即互相接触的两表面温度相同。图5-7多层圆筒壁的热传导7热传导速率可表示为对n层圆筒壁，其热传导速率方程可表示为或二、多层圆筒壁的稳态热传导8第五章传热5.3换热器的传热计算5.3.1热平衡方程9假设换热器绝热良好，热损失可以忽略不计，则在单位时间内换热器中热流体放出的热量必等于冷流体吸收的热量。对于整个换热器，其热量衡算式为热平衡方程10若换热器中两流体均无相变，且流体的定压比热容不随温度变化或可取流体平均温度下的值，若换热器中流体有相变，例如饱和蒸气冷凝热平衡方程11若换热器中流体有相变，例如饱和蒸气冷凝，且

3、冷凝液在低于饱和温度下离开换热器热平衡方程12第五章传热5.3换热器的传热计算5.3.1热平衡方程5.3.2总传热速率微分方程和总传热系数13一、总传热速率微分方程冷、热流体通过间壁换热的传热机理为"对流-传导-对流"的串联过程，对稳态传热过程，各串联环节的传热速率必然相等，即或14根据串联热阻叠加原理，可得上式两边均除以一、总传热速率微分方程15令则同理可得总传热速率微分方程总传热速率微分方程总传热速率微分方程一、总传热速率微分方程16基于管内表面积的局部总传热系数基于平均表面积的局部总传热系数基于管外表面积的局部总

4、传热系数一、总传热速率微分方程17显然有管内径管外径平均管径工程上大多以外表面积为基准，故后面讨论中，除非特别说明，都是基于外表面积的总传热系数。一、总传热速率微分方程18二、总传热系数总传热系数K表示单位传热面积，冷、热流体单位传热温差下的传热速率，它反映了传热过程的强度。K是评价换热器性能的一个重要参数，也是对换热器进行传热计算的依据。K的数值取决于流体的物性、传热过程的操作条件及换热器的类型等，可通过计算、实验测定或查阅相关手册得到。191.总传热系数的计算设计中应考虑污垢热阻的影响管壁外表面污垢热阻管壁内表面污

5、垢热阻总传热系数计算式二、总传热系数20提高总传热系数途径的分析总热阻=管内热阻+管内垢阻+壁阻+管外垢阻+管外热阻壁阻总热阻管内热阻管内垢阻管外垢阻管外热阻二、总传热系数21若传热面为平壁或薄管壁当管壁热阻和污垢热阻均可忽略时若管壁外侧对流传热控制二、总传热系数22若管壁内侧对流传热控制若管壁内、外侧对流传热控制相当若管壁两侧对流传热热阻很小，而污垢热阻很大污垢热阻控制二、总传热系数23欲提高值，强化传热，最有效的办法是减小控制热阻。二、总传热系数值总是接近且永远小于中的小者。当两侧对流传热系数相差较大时，近似等于中

6、小者。242.总传热系数的测定对于已有的换热器，可以通过测定有关数据，如设备的尺寸、流体的流量和温度等，然后由传热基本方程式计算值。显然，这样得到的总传热系数值最为可靠。二、总传热系数253.总传热系数的推荐值附录二十中列出了管壳式换热器的推荐值，可供设计时参考。在实际设计计算中，总传热系数通常采用推荐值。这些推荐值是从实践中积累或通过实验测定获得的。二、总传热系数26在选用总传热系数的推荐值时，应注意以下几点：①设计中管程和壳程的流体应与所选的管程和壳程的流体相一致；②设计中流体的性质（黏度等）和状态（流速等）应与所

7、选的流体性质和状态相一致；③设计中换热器的类型应与所选的换热器的类型相一致；二、总传热系数27④总传热系数的推荐值一般范围很大，设计时可根据实际情况选取中间的某一数值。若需降低设备费（减小换热面积）可选取较大的值；若需降低操作费（增大换热面积）可选取较小的值。二、总传热系数28练习题目思考题作业题:3、4、51.什么叫热阻？试说明在多层平壁和多层筒壁热传导中应用热阻的优点。2.换热器中总的传热热阻包括哪几部分？在强化传热中，如何有效地减小热阻？29