化工原理第四章第四节讲稿.ppt

第四章传热
一、能量衡算
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、传热单元数法
七、壁温的计算
八、保温层的临界直径
第四节传热计算
2017/11/10
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
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一、热量衡算
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
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若换热器中热流体有相变化,例如饱和蒸汽冷凝,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
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二、总传热速率方程
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,可以仿照对流传热速率方程写出:
——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。
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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。
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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·K
Si、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”
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三、总传热系数
1、总传热系数K的来源
生产实际的经验数据
实验测定
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
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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:
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利用串联热阻叠加原则:
若以外表面为基准
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