傳熱 傳熱系數(shù)

1、復(fù)習(xí),1,傳熱總速率方程,2,傳熱平均溫度差,3,并流與逆流的比較,m,t,KA,Q,2,1,2,1,ln,t,t,t,t,t,m,傳熱推動力（平均,溫差,所需傳熱面積,載熱體用量,工業(yè)上，一般采用逆流操作以節(jié)省換熱面積,復(fù)習(xí),傳熱負(fù)荷,Q,的計算,Q,1,2,2,1,t,t,c,W,T,T,c,W,Q,c,p,c,h,p,h,無相變,僅有相變,h,h,r,W,Q,2,間壁式傳熱過程,熱,流,體,冷,流,體,T,t,T,w,t,w,Q,Q,四、傳熱系數(shù),1,傳熱系數(shù),K,的物理意義,是換熱器工作效率的重要,參數(shù),其值越大換熱效果越好,定常傳熱：各傳熱步驟的傳熱速率,Q,相等,熱流體,T,熱對流

2、,管壁一側(cè),T,w,管壁另一側(cè),t,w,熱傳導(dǎo),熱對流,冷流體,t,取傳熱面積為,dA,的微元段，各部分傳熱速率方程,管外側(cè)流體熱對流,管壁導(dǎo)熱,管內(nèi)側(cè)流體熱對流,1,i,i,w,i,w,i,dA,t,t,dA,t,t,dQ,m,w,w,m,w,w,dA,t,T,dA,t,T,dQ,1,0,0,0,0,dA,T,T,dA,T,T,dQ,w,w,3,計算傳熱系數(shù),K,的基本公式,設(shè)管外為熱流體，管內(nèi)為冷流體,i,i,m,dA,dA,dA,t,T,dQ,1,1,0,0,R,t,穩(wěn)態(tài)傳熱,1,i,i,w,dA,t,t,m,w,w,dA,t,T,1,0,0,dA,T,T,dQ,w,i,i,m,dA,d

3、A,dA,KdA,1,1,1,0,0,即,總熱阻等于各部分熱阻之和,熱,流,體,冷,流,體,T,t,T,w,t,w,Q,Q,式中,K,總傳熱系數(shù),W,m,2,K,注意,K,與,A,對應(yīng)，選,A,i,A,m,或,A,0,i,i,o,m,o,d,d,d,d,K,0,0,1,1,工程上習(xí)慣以,管外表面積,作為計算的傳熱面積，即取,A = A,0,i,i,m,dA,dA,dA,KdA,1,1,1,0,0,i,i,m,o,o,dA,dA,dA,dA,K,1,1,1,0,0,同乘,dA,o,i,i,i,o,si,m,so,d,d,d,d,R,d,d,R,K,K,K,K,0,0,0,0,0,1,1,1,1,

4、表示，則有,用,將,實際計算熱阻應(yīng)包括壁兩側(cè)污垢熱阻,4,污垢熱阻,表,4-7,m,o,i,A,A,A,i,si,so,o,R,R,K,1,1,1,5,幾點討論,1,當(dāng)傳熱面為,平壁,或,薄管,2,若為,金屬管,清潔流體,i,o,K,1,1,1,3,若為,金屬,薄,管,清潔流體,i,i,o,o,d,d,K,1,1,i,i,i,o,si,m,so,d,d,d,d,R,d,d,R,K,0,0,0,1,1,1,重點,A,管內(nèi)、外對流傳熱系數(shù)分別為,50W/(m,2,K,1000W/(m,2,K,忽略管壁熱阻和污垢熱阻，計算總傳熱系數(shù),B,管內(nèi)、外對流傳熱系數(shù)分別為,100W/(m,2,K,1000W

5、/(m,2,K,忽略管壁熱阻和污垢熱阻，計算總傳熱系數(shù),C,管內(nèi)、外對流傳熱系數(shù)分別為,50W/(m,2,K,2000W/(m,2,K,忽略管壁熱阻和污垢熱阻，計算總傳熱系數(shù),4,欲提高,K,值，必須著力減小熱阻中最大的一個,計算,47.6,90.9,48.8,熱流體,冷流體,傳熱系數(shù),K,熱流體,冷流體,傳熱系數(shù),K,水,水,8501700,低沸點烴類冷凝,水,4551140,輕油,水,340910,高沸點烴類冷凝,水,60170,重油,水,60280,水蒸汽冷凝,水沸騰,20004250,氣體,水,17280,水蒸汽冷凝,輕油沸騰,4551020,水蒸汽,冷凝,水,14204250,水蒸汽

6、冷凝,重油沸騰,140425,水蒸汽,冷凝,氣體,30300,表,4-8,列管式換熱器,K,值大致范圍,練習(xí),兩流體在一列管式換熱器中進行熱交換,根據(jù)設(shè)計者的估算，該換熱器在需要被清,洗時，管壁兩側(cè)產(chǎn)生的污垢熱阻約共為,5,10,4,m,2,W,而此時的傳熱總系數(shù),K,約為,300 W/(m,2,則污垢被清洗后,K,值,約為,W/(m,2,按平壁計,352.9,6,壁溫計算,so,o,w,R,t,T,q,1,si,i,w,R,t,t,1,結(jié)論,壁溫,接近,對流傳熱系數(shù)大,的一側(cè)流體溫度,管壁較薄，忽略其熱阻，穩(wěn)態(tài)傳熱,五、計算示例與分析,例,4-12,設(shè)計型計算,例,4-13,操作型計算，試差

7、,例,4-14,操作型計算,例,4-12,某廠要求將流量為,1.25kg/s,的苯由,80,冷卻,至,30,冷卻水走管外與苯逆流換熱，進口,水溫,20,出口不超過,50,已知苯側(cè)和水,側(cè)的對流傳熱系數(shù)分別為,850W/(m,2,和,1700W/(m,2,污垢熱阻和管壁熱阻可略,試求換熱器的傳熱面積,已知苯的平均比熱,容為,1.9kJ/(kg,水的平均比熱容為,4.18kJ/(kg,例,4-13,某廠使用初溫為,25,的冷卻水將流量為,1.4kg/s,的氣體從,50,逆流冷卻至,35,換,熱器的面積為,20m,2,經(jīng)測定傳熱系數(shù)約為,230W/(m,2,已知氣體平均比熱容為,1.0kJ/(kg,

8、試求冷卻水用量及出口溫度,例,4-14,某套管換熱器，空氣從管內(nèi)流過，溫度從,t,1,升至,t,2,管間為水蒸汽冷凝，管壁及污垢熱,阻均可忽略。現(xiàn)欲使空氣流量增大一倍,并要求空氣出口溫度不變，問加熱管需比,原來長多少倍,六、工業(yè)熱源與冷源,1,工業(yè)上傳熱過程有,3,種情況,1,一種工藝流體被加熱或沸騰，另一側(cè)使用外來,工業(yè)熱源，熱源溫度應(yīng)高于工藝流體出口溫度,2,一種工藝流體被冷卻或者冷凝，另一側(cè)使用外,來工業(yè)冷源，冷源溫度低于工藝流體的出口溫度,3,需要冷卻的高溫工藝流體同需要加熱的低溫工,藝流體之間進行換熱，節(jié)約外來熱源與冷源降低,成本,2,冷源與熱源要求,1,溫度必須滿足工藝要求,2,易于輸送、使用調(diào)節(jié),3,腐蝕性小，穩(wěn)定性好，不易結(jié)垢，價廉易,得,3,工業(yè)熱源與冷源,1,熱源,電熱、飽和水蒸汽,熱水、煙道氣等,2,冷源：冷水、空氣、冷卻劑（