化工原理-第五章-传热过程与传热设备课件.ppt

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1、分类§5.1换热器的分类与型式间壁式换热器§5.1换热器的分类与型式列管式换热器§5.1换热器的分类与型式三个串联传热环节：热流体侧的对流传热间壁的导热冷流体侧的对流传热§5.2间壁式换热器的传热过程分析§5.3传热过程的基本方程热量衡算方程传热速率方程总传热系数和壁温的计算mc,Cpcmh,Cph换热器要解决的两大问题：已知换热任务：1）把热流体（冷流体）从温度T1（t1）降温（升温）到T2(t2）。2）把质量为m的流体气化（或冷凝）所需的冷流体（热流体）的量？传热面积？§5.3.1热量衡算方程蒸汽冷凝液§5.3.2总传热速率方程thtcx，AxdA一、总传热速率

2、方程=Q=KA△tmK：总传热系数，W/m2K△tm：对数平均温差--称为总传热热阻§5.3.2总传热速率方程外表面为基准内表面基准总传热速率方程：§5.3.2总传热速率方程二、污垢热阻内侧污垢热阻外侧污垢热阻对于厚度为b的平壁常用流体在传热表面形成的污垢热阻，大致范围如下：流体污垢热阻m2·K／kW米2·小时·℃/千卡水(u<1m/s，t<50℃)蒸馏水0.090.0001海水0.090.0001清净的河水0.210.00024未处理的凉水塔用水0.580.00068经处理的凉水塔用水0.260.0003经处理的锅炉用水0.260.0003硬水、井水0.580.0

3、0068水蒸气优质、不含油0.0520.00006劣质、不含油0.090.0001往复机排出0.1760.00021液体处理过的盐水0.2640.00031有机物0.1760.00021燃料油1.060.0012焦油1.760.0021气体空气0.26～0.530.0003～0.00062溶剂蒸气0.140.00016传热面上有污垢存在时，热阻增大:在相同传热面积时，传热速率下降。在传热负荷相同时，所需传热面积增加。计算K值时，污垢热阻一般可忽略不计通常根据污垢层的厚度及其导热系数，估算污垢热阻。关于污垢热阻见附录十一§5.2.4壁温的计算热流体侧的壁温冷流体侧的壁

4、温壁温的计算与讨论：1．一般换热器金属壁的大，即b/（Am）小，热阻小，tWh=tWC；3．如果两侧有污垢，还应考虑污垢热阻的影响。§5.4传热过程的平均温差tm的计算一．恒温差传热二．逆流、并流流动时的传热§5.4传热过程的平均温差tm的计算逆流和并流流动时的对数平均温差tm逆流和并流流动时的传热速率以逆流流动为例推导对数平均温差的计算§5.4传热过程的平均温差tm的计算三、错流、折流等其他流动方式时的传热其中：§5.4传热过程的平均温差tm的计算错流、折流等其他流动方式的tm的计算P258图5-18P258式5-27通常采用Underwood和B

5、owan提出的图算法（也可采用理论求解tm的计算式，但形式太复杂）。1）先按逆流计算对数平均温差tm逆2）求平均温差校正系数3）求平均传热温差§5.4传热过程的平均温差tm的计算P258图5-18流向的选择对比1．在流体进出口温度相同的条件下，逆流的平均温差最大，并流最小，其它流动型式的tm介于两者之间。从提高传热推动力来言，逆流最佳。1）采用逆流可以较小的传热面积A完成相同的换热任务；2）可以节省加热和冷却介质的用量或多回收热。3）传热面上冷热流体间的温度差较为均匀。2．在某些方面并流也优于逆流。如工艺上要求加热某一热敏性物质时，要求加热温度不高于某值（

6、并流t2max0.9，绝不能使<0.8，否则另外选其他流型。4．当换热器一侧流体发生相变，可能其温度保持不变，此时就无所谓逆并流，不论何种流动形式，只要进出口温度相同，则tm均相等流向的选择对比LMTD法------对数平均温差法小结逆、并流：其他流动情况某工厂用300kN/m2（绝压）的饱和蒸汽，

7、将环丁砜水溶液由105℃加热到115℃后，送再生塔再生，已知其流量为200m3/h、密度为1080kg/m3、比热为2.93kJ/kgK，试求蒸气用量。又若换热器的管外表面积为110m2，计算温度差时水溶液的温度可近似取为其算术平均值，求传热系数。mh,rmc,Cp105℃115℃例1例1例2在一列管式换热器中用机油和原油换热，原油在管外流动，进口温度为120℃，出口温度上升到160℃；机油在管内流动，进口温度为245℃，出口温度下降到175℃。（1）试分别计算并流和逆流时的平均温度差。（2）若已知机油质量流量ms1=0.5kg/s，其比热cp1=3kJ/kgK