化工原理(上)主要知識(shí)點(diǎn)

1、化工原理（上）各章主要知識(shí)點(diǎn)緒論三個(gè)傳遞：動(dòng)量傳遞、熱量傳遞和質(zhì)量傳遞三大守恒定律：質(zhì)量守恒定律物料衡算；能量守恒定律能量衡算；動(dòng)量守恒定律動(dòng)量衡算第一章流動(dòng)流體第一節(jié)流體靜止的基本方程一、密度氣體密度：mpMVRT1a1 a2an（ ma 各組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)， n 各組分密度）2.液體均相混合物密度：混合液體的密度，氣體混合物密度：m12nm1 12 2n n （ m 混合氣體的密度， 各組分體積分?jǐn)?shù)）4.壓力或溫度改變時(shí)，密度隨之改變很小的流體成為不可壓縮流體（液體）；若有顯著的改變則稱為可壓縮流體（氣體）。二、 . 壓力表示方法1、常見(jiàn)壓力單位及其換算關(guān)系：2、壓力的兩種基準(zhǔn)表示：絕壓（以絕

2、對(duì)真空為基準(zhǔn)）、表壓（真空度） （以當(dāng)?shù)卮髿鈮簽榛鶞?zhǔn)，由壓力表或真空表測(cè)出）表壓 = 絕壓當(dāng)?shù)卮髿鈮赫婵斩?=當(dāng)?shù)卮髿鈮航^壓三、流體靜力學(xué)方程1、靜止流體內(nèi)部任一點(diǎn)的壓力，稱為該點(diǎn)的經(jīng)壓力，其特點(diǎn)為：1）從各方向作用于某點(diǎn)上的靜壓力相等；2）靜壓力的方向垂直于任一通過(guò)該點(diǎn)的作用平面；3）在重力場(chǎng)中，同一水平面面上各點(diǎn)的靜壓力相等，高度不同的水平面的經(jīng)壓力歲位置的高低而變化。2 、流體靜力學(xué)方程（適用于重力場(chǎng)中靜止的、連續(xù)的不可壓縮流體）p（容器內(nèi)盛液體，上部與大氣相通，p / g 靜壓頭，“頭”液位高度， zp 位壓頭zpg或位頭）上式表明：靜止流體內(nèi)部某一水平面上的壓力與其位置及流體密度有關(guān)

3、，所在位置與低則壓力愈大。四、流體靜力學(xué)方程的應(yīng)用、 U形管壓差計(jì)指示液要與被測(cè)流體不互溶，且其密度比被測(cè)流體的大。測(cè)量液體： p1p2(0)gRg ( z2 z1)測(cè)量氣體： p1p20 gR2、雙液體 U 形管壓差計(jì)p1p2( 21 )gR第二節(jié)流體流動(dòng)的基本方程一、基本概念1、體積流量（流量 Vs ）：流體單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)管路任意流量截面（管路橫截面）的體積。單位為m3 s 12、質(zhì)量流量（ ms ）：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)流過(guò)任意流通截面積的質(zhì)量。單位為kg s 1流速 uVs質(zhì)量流速 GmsGuAA、黏性：流體所具有的一種拽流體相對(duì)運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)。1）氣體的黏性力或內(nèi)摩擦力產(chǎn)生的原因是速度不等的流體層

4、之間動(dòng)量傳遞的結(jié)果。2）液體黏性力主要由分之間的吸引力所產(chǎn)生。4、牛頓黏性定律：兩相鄰流體層之間單位面積上的內(nèi)摩擦力（內(nèi)摩擦應(yīng)力或剪應(yīng)力）與兩流體層間的速度梯度d/ dy 成正比，即d（ , 方向相同時(shí)取正號(hào)，否則取負(fù)號(hào)）dy服從此定律的流體稱為牛頓型流體。4、黏度的單位為 Pas 常見(jiàn)流體用 mPas（ 1）流體的黏度隨溫度而變，溫度升高，氣體的黏度增大，液體的黏度減小。原因 ：溫度升高時(shí)，氣體分子運(yùn)動(dòng)的平均速度增大，兩相鄰氣體層間分子交換的速度加快，因而內(nèi)摩擦力和黏度隨之減小。對(duì)于液體，溫度升高時(shí)，液體體積膨脹，分之間距離增大，吸引力迅速減小，因而黏度隨之下降。2）流體的黏度一般不隨壓力而

5、變化。二、質(zhì)量衡算連續(xù)性方程設(shè)流體在管路中做連續(xù)穩(wěn)定流動(dòng)，從截面1-1 流入，從截面2-2 流出，則對(duì)于不可壓縮流體，12 常數(shù) ，則 u1 A1u2 A2對(duì)于圓管， Ad 2/ 4 ，d 為直徑，則u1 d12u2d22如果管路有分支，則msms1 ms2三、機(jī)械能衡算方程1、理想流體是指沒(méi)有黏性的流體，即黏度0 的流體。2、內(nèi)能（ U ），位能（ gz），動(dòng)能（ u 2/ 2 ），壓力能（ p /），熱量（ qe ，吸熱為正，放熱為負(fù)） ，外功（ we ，外界提供給流體外功是為正，流體向外界做功時(shí)為負(fù)）3、可壓縮理想流體機(jī)械能衡算關(guān)系：gz1u12p1wegz2u22p22212（ we

6、外功）4、 1kg 不可壓縮理想流體穩(wěn)定流動(dòng)時(shí)的機(jī)械能衡算式：（伯努利方程） gz1u12p1u22p22gz225、不可壓縮實(shí)際流體的機(jī)械能衡算式：gz1u12p1wegz2u22p2w f（ wf 阻力損失）22第三節(jié)流體流動(dòng)現(xiàn)象一、雷諾數(shù) Re1、雷諾數(shù)的量綱為1，故其值不會(huì)因采用的單位制不同而改變，但數(shù)群中的各個(gè)物理量必須采用同一單位制。2、流體在圓形直管中流動(dòng)，Re 2000 時(shí)屬于層流； Re4000 時(shí)為湍流； Re 在 20004000 之間時(shí)流動(dòng)處于一種過(guò)渡狀態(tài)。二、管內(nèi)流動(dòng)分析1、層流時(shí)的速度分布體積流量VsR2max2故平均速度umax即層流時(shí)平均速度等于管中心處最大速度

7、的一半。22、層流時(shí)的阻力損失哈根伯謖葉公式：32lup f3d 2、湍流時(shí)的速度分布max (1r )1 / n（ n 與 Re 大小有關(guān)， Re 愈大， n 值也愈大。）R2n2平均速度 u（當(dāng) n=7 時(shí)， u=0.817m ax ）(n1)(2n 1) max第四節(jié)管內(nèi)流動(dòng)的阻力損失一、沿程損失的計(jì)算通式及其用于層流范寧公式：?jiǎn)挝毁|(zhì)量流體的沿程損失：w flu 2( Jkg 1)d2單位體積流體的沿程損失：p fw flu 2( Jm 3或 Pa )d2hfw flu2(JN1)單位重量流體的沿程損失：gd 2g或稱為摩擦系數(shù)或摩擦因數(shù)64（層流時(shí)與 Re 成反比）Re二、量綱分析法（

8、定理）三、湍流時(shí)的摩擦系數(shù)0.100(68) 0.23（適用范圍為 Re 4000 及d 0.005）dRe四、非圓形管內(nèi)的沿程損失de 4 水力 半 徑4流通截面積（潤(rùn)濕周邊指流體與管壁面接觸的周邊長(zhǎng)度）潤(rùn)濕周邊層流時(shí)的阻力損失C（C 為常數(shù)，量綱為1，對(duì)于正方形、正三角形或環(huán)形，C 分別為 57、 53、 96）Re五、局部阻力損失1、阻力系數(shù)法： w fu22局部阻力系數(shù)，（1）突然擴(kuò)大：當(dāng)流體流過(guò)突然擴(kuò)大的管道時(shí)，流速減小，壓力相應(yīng)增大。此時(shí)0 1，稱為管道出口阻力系數(shù)。（2）突然縮小：當(dāng)流體由大管流入小管時(shí)，流股突然減小，到縮脈時(shí)，流股截面縮到最小，之后開(kāi)始逐漸擴(kuò)大，直至重新充滿整個(gè)

9、管截面。當(dāng)流體從容器流進(jìn)管道時(shí)，0.5 ，稱為管入口阻力系數(shù)。i2、當(dāng)量計(jì)算法（當(dāng)量長(zhǎng)度le ）le u2局部阻力損失：w fd 2六、管內(nèi)流動(dòng)總阻力損失的計(jì)算在管路系統(tǒng)中，總阻力等于沿程損失與局部損失之和，對(duì)于等徑管，有若管路系統(tǒng)中存在不同管徑段，管路總阻力損失應(yīng)將等徑段的阻力損失相加。第五節(jié)管路計(jì)算一、簡(jiǎn)單管路1、簡(jiǎn)單管路是沒(méi)有分支或匯合的管路，其特點(diǎn)為：（ 1）通過(guò)各管段的質(zhì)量流量不變，對(duì)于不可壓縮流體的體積流量也不變（指穩(wěn)定流動(dòng)）；（2）整個(gè)管路的阻力損失為各段阻力損失之和。2、設(shè)計(jì)型問(wèn)題1）計(jì)算泵的有效功率 （例 1-11）2）計(jì)算管徑 （例 1-12）3、操作型問(wèn)題（1）操作性問(wèn)題

10、分析（例 1-13）管內(nèi)流量變化：將閥門(mén)開(kāi)度減小后，管內(nèi)流量應(yīng)減小。簡(jiǎn)單管路中阻力系數(shù)的變大，如閥門(mén)關(guān)小等，將導(dǎo)致管內(nèi)流量減小，閥門(mén)上游壓力上升，下游壓力減小。此規(guī)律具有普遍性。2）計(jì)算流量 （例 1-14）二、復(fù)雜管路1、復(fù)雜管路只指有分支的管路，包括并聯(lián)管路、分支（或匯支）管路。2、并聯(lián)管路特點(diǎn)：總流量等于個(gè)并聯(lián)支管流量之和；并聯(lián)各支管的阻力損失相等。3、并聯(lián)支管中，細(xì)而長(zhǎng)的支管通過(guò)的流量小，粗而短的支管通過(guò)的流量大。4、分支（或匯合）管路的特點(diǎn)：總流量等于各支管流量之和；可在分支點(diǎn)（或匯合點(diǎn)）處將其分為若干個(gè)簡(jiǎn)單管路，對(duì)于每一段簡(jiǎn)單管路，仍然滿足機(jī)械能衡算方程。第六節(jié)流量測(cè)量一、變壓頭的

11、流量計(jì)（恒截面，變壓頭）1、測(cè)速管（皮托管）被測(cè)流體為液體：被測(cè)流體為液體：vv2gR(2gR)00 指示液密度， R U 形管壓差計(jì)讀數(shù)）皮托管優(yōu)點(diǎn)：阻力小，適于測(cè)量大直徑氣體管路內(nèi)的流速。缺點(diǎn)：不能直接測(cè)出平均速度，且壓差讀數(shù)小，常要放大才能讀得準(zhǔn)確。2、孔板2gR( 0)孔板系數(shù)）u0 C0（ C0體積流量 Vs2 gR( 0)u0 A0 C0 A0C0A0孔板系數(shù)f Re1, A1孔板安裝位置：上下游要各有一段等徑直管作為穩(wěn)定段，上游至少10d1 ，下游至少 5d1 ?？装鍍?yōu)點(diǎn)：構(gòu)造簡(jiǎn)單，制造與安裝都比較方便；缺點(diǎn)：阻力損失大。3、文丘里管優(yōu)點(diǎn)：阻力損失小，相同壓差讀數(shù)下流量比孔板大，

12、對(duì)測(cè)量含有固體顆粒的液體也較孔板適用；缺點(diǎn)：加工較難，精度要求高，因而造價(jià)高，安裝時(shí)需占去一定管長(zhǎng)位置。二、變截面流量計(jì)（恒壓頭，變截面）轉(zhuǎn)子流量計(jì)（簡(jiǎn)稱為轉(zhuǎn)子計(jì)）第二章流體輸送機(jī)械第一節(jié)離心泵一、離心泵的操作原理與構(gòu)造1、操作原理（主要靠高速旋轉(zhuǎn)的葉輪所產(chǎn)生的離心力）（1）開(kāi)動(dòng)前泵內(nèi)要先灌滿所輸送的液體。離心泵開(kāi)動(dòng)是如果泵殼內(nèi)和吸入管路內(nèi)沒(méi)有充滿液體，它便沒(méi)有抽吸液體的能力，這是因?yàn)榭諝獾拿芏缺纫后w小得多，隨著葉輪旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力不足以造成吸上液體所需的真空度。像這種因泵殼內(nèi)存在氣體而導(dǎo)致吸不上液的現(xiàn)象，稱為“氣縛”。2）離心泵最基本的部件為葉輪與泵殼。二、離心泵的理論壓頭與實(shí)際壓頭1、壓

13、頭的意義泵向單位重量液體提供的機(jī)械能，稱為泵的壓頭（或揚(yáng)程），用符號(hào) H 表示，單位為 m對(duì)于任一管路輸送系統(tǒng)，所需壓頭he 為（ z 升舉高度， p / g 液體靜壓頭的增量，u2 / 2g 動(dòng)壓頭的增量， 與其他項(xiàng)相比，可忽略，h f 全管路的壓頭損失）2、理論壓頭（1） 葉輪進(jìn)口與出口之間列伯努利方程：理論壓頭： Hp2 p1c22c12（ c1, c2 液體的絕對(duì)速度）g2g（2）液體從點(diǎn) 1 運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)2，靜壓頭之所以增加( p2 p1) / g ，其原因有二：液體在葉輪內(nèi)受到離心力作用，接受了外功；相鄰兩葉片所構(gòu)成的通道的截面積自內(nèi)向外逐漸擴(kuò)大，液體通過(guò)時(shí)的速度逐漸變小，使得部分動(dòng)能

14、轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能。（3）離心泵理論壓頭表達(dá)式（離心泵的基本方程）c2 u2 cos 2u2c2u（ c2u絕對(duì)速度 c2 在周邊切線方向上的分速度）Hgg（4）理論壓頭與流量的關(guān)系【式中 Q泵的流量， m3 s1； 葉輪旋轉(zhuǎn)的角速度；r2 葉輪的半徑； 2 葉片的裝置角； b2 葉輪周邊寬度】H 與 Q 呈線性關(guān)系，變化率的正負(fù)取決于裝置角2。當(dāng) 20，葉片后彎， H 隨 Q 的增大而減?。划?dāng)2 = 90 ， cos 2 =0, 葉片徑向， H不隨 Q 變化；當(dāng)2 90 ， cos2 0，葉片前彎， H 隨 Q 的增大而增高。3、實(shí)際壓頭壓頭損失：葉片間的環(huán)流；阻力損失；沖擊損失。三、離心泵的主要

15、性能參數(shù)1、壓頭和流量2、有效功率、軸功率和效率（1）泵內(nèi)的機(jī)械能損耗：水力損失；容積損失；機(jī)械損失。（2）有效功率： N e HQ g軸功率 N效率N e N四、離心泵的特性曲線及其應(yīng)用1、離心泵的特性曲線H Q曲線； NQ 曲線；（1）離心泵的特性曲線由以下曲線組成：Q 曲線； (NPSH ) r 線。2）泵高效區(qū)：最高效率 5%8%區(qū)域3）各種型號(hào)的離心泵各有其特性曲線，形狀基本上相似，其共同特點(diǎn)如下：壓頭隨流量的增大而下降；功率隨流量的增大而上升（離心泵在啟動(dòng)前應(yīng)關(guān)閉出口閥，使泵在所需功率最小的條件下啟動(dòng)，以減少電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流，同時(shí)也避免出口管線的水力沖擊）；效率現(xiàn)隨流量的增大而上升

16、，達(dá)到一最大之后再下降。2、液體性質(zhì)對(duì)離心泵特性的影響（1）密度的影響：對(duì) HQ 曲線、Q 曲線無(wú)影響，但 N HQg，故 ， NQ曲線。（2）黏度的影響：當(dāng)液體的運(yùn)動(dòng)粘度小于210 5 m2s 1時(shí)，如汽油、煤油、輕柴油等，則黏度對(duì)離心泵的特性曲線的影響可忽略不計(jì)；當(dāng)2 10 5 m s 1時(shí)， H, N ,.3、轉(zhuǎn)速與葉輪尺寸對(duì)離心泵的影響（1）轉(zhuǎn)速 n 的影響當(dāng)角速度變化不大時(shí)（ 20%）Qu2n若不變Qu2n（2）葉輪尺寸的影響2泵在原轉(zhuǎn)速 n 下的特性曲線方H2HA BQ2u2n程：，2Hu2n比例定律H A nBQ 2NH Q gn3n當(dāng)葉輪直徑因切割而變小時(shí)，NHQ gn若變化程

17、度小于 20%，則 若不變 五、離心泵的工作點(diǎn)與流量調(diào)節(jié)1、管路特性方程可簡(jiǎn)化為hABQ 2e按此式標(biāo)繪出的曲線稱為管路特性曲線。2、工作點(diǎn)與流量調(diào)節(jié)（1）工作點(diǎn)：將液體送過(guò)管路所需的壓頭與泵對(duì)液體所提供的壓頭恰好相等時(shí)的流量，稱為泵在官路上的工作點(diǎn)。（即離心泵特性曲線與管路特性曲線的交點(diǎn)M），它表示泵所實(shí)際輸送的流量和所提供的壓頭。（2）流量調(diào)節(jié)為調(diào)節(jié)流量，即改變工作點(diǎn)，可采用兩種方法：改變管路特性曲線（調(diào)節(jié)閥門(mén)）；改變泵的特性曲線（改變泵的轉(zhuǎn)速或切割葉輪）。六、離心泵的安裝高度1、安裝高度：離心泵的安裝位置與被吸入液體液面的垂直高度。2、“汽蝕”：使液體以很大的速度從周圍沖向氣泡中心，產(chǎn)生

18、頻率很高、瞬時(shí)壓力很大的沖擊的現(xiàn)象。3、為避免發(fā)生汽蝕，就要求泵的安裝高度不超過(guò)某一定值。采用“汽蝕余量”，又稱凈正吸上高度（ NPSH）來(lái)表示蹦的吸上性能。4、汽蝕余量hh 一定為正值，h 愈大，愈能防止出現(xiàn)汽蝕。泵剛好發(fā)生汽蝕時(shí)（即pe 降為 pe, min 、 pK 恰好等于 pV 時(shí)）的汽蝕余量稱為最小汽蝕余量，表示為hmin .允許汽蝕余量h允許hmin 0.3 （m）泵的安裝高度zs,允許pspVh f (s e )h允許gg實(shí)際安裝高度比允許值低0.5 1m七、離心泵的類型、選用、安裝與操作第二節(jié)其他類型泵第三節(jié)通風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)和真空泵一、分類：通風(fēng)機(jī)：排氣壓力不大于15k

19、Pa；（氣體輸送）鼓風(fēng)機(jī)：排氣壓力為15 300kPa，壓縮比小于4；（氣體輸送）壓縮機(jī)：排氣壓力大于300kPa，壓縮比大于4；（產(chǎn)生高壓氣體）真空泵：排氣壓力為大氣壓，壓縮比范圍很大。（產(chǎn)生真空）2、往復(fù)壓縮機(jī)操作循環(huán)：壓縮階段；壓出階段（有余隙）；膨脹階段；吸入階段。第五章傳熱第一節(jié)概述一、傳熱的三種基本方式：熱傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射、熱傳導(dǎo)1）熱傳導(dǎo)：熱量從物體內(nèi)溫度較高的部分傳遞到溫度較低的部分或者傳遞到與之接觸的溫度較低的另一物體的過(guò)程稱為熱傳導(dǎo)，簡(jiǎn)稱導(dǎo)熱。（ 2）導(dǎo)熱機(jī)理：氣體：氣體分子做不規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)時(shí)相互碰撞。固體： a、導(dǎo)體固體：許多自由電子在晶格之間運(yùn)動(dòng)，自由電子導(dǎo)電也導(dǎo)熱；b、

20、非導(dǎo)體固體：晶格結(jié)構(gòu)的振動(dòng)（即原子、分子在其平衡位置附近的振動(dòng)）。液體：主要靠原子、分子在其平衡位置的振動(dòng)，振動(dòng)的平衡位置間歇地發(fā)生移動(dòng)。、對(duì)流：流體各部分質(zhì)點(diǎn)發(fā)生相對(duì)位移而引起的熱量傳遞的過(guò)程，對(duì)流只能發(fā)生在流體內(nèi)。分為自然對(duì)流和強(qiáng)制對(duì)流。、輻射：一種以電磁波傳遞能量的現(xiàn)象。熱輻射：當(dāng)物體因熱而發(fā)出輻射能的過(guò)程。物體在放熱時(shí)，熱能變?yōu)檩椛淠?。輻射不僅是能量的轉(zhuǎn)移，而且伴有能量形式的轉(zhuǎn)化。二、傳熱速率與熱阻1、傳熱速率（1）熱流量 Q：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)通過(guò)全部傳熱面積傳遞的熱量，單位為J s 1 ，即 W.傳熱面積與熱流方向垂直。（2）熱通量 q：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)通過(guò)單位傳熱面積傳遞的熱量，單位為W m

21、2 .dQ（3） qdA2、傳熱速率與熱阻R 的關(guān)系第二節(jié)熱傳導(dǎo)一、傅里葉定律、溫度場(chǎng)和溫度梯度1）溫度場(chǎng)：物體（或空間）各點(diǎn)溫度在時(shí)空中的分布。tf ( x, y, z,)（ t 某點(diǎn)的溫度，x,y,z 點(diǎn)坐標(biāo)，時(shí)間）2）不穩(wěn)定溫度場(chǎng)：溫度隨時(shí)間而改變的溫度場(chǎng)。穩(wěn)定溫度場(chǎng)：各點(diǎn)溫度均不隨時(shí)間而改變的溫度場(chǎng)。（3）溫度梯度：兩等溫面的溫度差t 與其間的法向距離n 之比，某點(diǎn)的溫度梯度為n 趨于零時(shí)的極限值，即limttnnn 0溫度梯度是向量，方向垂直于等溫面，并以溫度增加的方向?yàn)檎?、傅里葉定律表達(dá)式導(dǎo)熱量 q 與溫度梯度tt / n 成正比： qn熱導(dǎo)率，單位為W m 1 K 1或 W m

22、 1 C 1 。負(fù)號(hào)表示熱流方向與溫度梯度的方向相反。二、熱導(dǎo)率、固體純金屬的導(dǎo)熱率隨溫度升高而略有減?。环墙饘俚闹惦S密度的增大或溫度的升高而增大。、液體非金屬液體以水的熱導(dǎo)率最大。除水和甘油外，絕大多數(shù)的熱導(dǎo)率隨溫度的升高而略有減小。、氣體氣體的熱導(dǎo)率隨溫度的升高而增大。三、平壁的穩(wěn)定熱傳導(dǎo)1、單層平壁的穩(wěn)定熱傳導(dǎo)R無(wú)限平壁的導(dǎo)熱熱阻，Rb /( A) .2、多層平壁的穩(wěn)定熱傳導(dǎo)Qt1tn 1 總導(dǎo)熱溫差n總熱阻R ii1四、圓筒壁的穩(wěn)定熱傳導(dǎo)1、無(wú)限長(zhǎng)單層圓筒壁一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱（無(wú)內(nèi)熱源）b 圓筒壁厚度， b r2r1 ； Am 平均面積，Am 2 lrm ；rmr2 r1（ r2 / r12

23、 ）， rmr2 r1 (r2 / r12)ln( r2 /r 1)22、無(wú)限長(zhǎng)多層圓筒壁一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱（無(wú)內(nèi)熱源）第三節(jié)兩流體間的熱量傳遞一、兩流體間通過(guò)間壁傳熱的分析牛頓冷卻定律：熱通量q 與壁面 - 流體間的溫差(t wt ) 成正比： q(t w t) ，給熱系數(shù)，單位為W m 2 K 1或 W m 2C 1二、傳熱速率和給熱系數(shù)K 傳熱系數(shù)，單位與相同。1、換熱管內(nèi)外面積不相等的考慮傳熱面積計(jì)算的最終結(jié)果通常用管外面積表示。2、污垢熱阻11d2Rs1d2b d2Rs21（ Rs1 , Rs2 管壁內(nèi)側(cè)和外側(cè)的污垢熱阻）K 21d1d1dm23、若污垢熱阻與壁阻可忽略時(shí)，（1）若1,2

24、相差較大時(shí)：若1 2，則 K1d2Kmin ，應(yīng)提高較1；若2或K22d1小的進(jìn)而提高 K；2）若 1, 2 相差不大時(shí)，二者應(yīng)同時(shí)提高。三、傳熱溫差和熱量衡算tm 為換熱器進(jìn)、出口處的平均溫差tmt1t 2 ( t1 / t22） ，t mt1t 2 ( t1 / t2 2)ln(t1 /t2 )2四、傳熱效率 - 傳熱單元數(shù)法1、傳熱速率方程： QKA tm2、熱量衡算方程： Qms1c p1 (T1 T2 )ms2 cp 2 (t2t1 )3、傳熱效率（ 1）若熱流體的 mscp 較小時(shí)，T1T2T1t1（ 2）若冷流體的 mscp 較小時(shí)，t2t1T1t14、傳熱單元數(shù)（1）熱流體 N

25、TU1T1T2KAtmms1cp1（2）熱流體 NTU1t2t1KAt mms2cp25、傳熱效率和傳熱單元數(shù) NTU的關(guān)系1exp NTU (1C R )（ 1）逆流換熱器：CRexp NTU (1C R )1expNTU (1C R )（ 2）并流換熱器：1 CRC R 熱容量之比，CR(msc p )min/(mscp ) max六、壁溫的計(jì)算對(duì)于穩(wěn)定傳熱過(guò)程，Q1 A1(T1Tw )Am (Twtw )2 A2 (t wt )KA tmbA1 , A2 , Am 熱流體側(cè)傳熱面積、冷流體側(cè)傳熱面積和平均傳熱面積；Tw ,t w 熱流體側(cè)和冷流體側(cè)的壁溫；1 ,2 熱流體側(cè)和冷流體側(cè)的給

26、熱系數(shù)。TmQ， tw Twb QtwQT，t1A1Am2 A2第四節(jié)給熱系數(shù)一、給熱系數(shù)的影響因素和數(shù)值范圍影響給熱的因素：1）引起對(duì)流的原因；2）流體的流動(dòng)形態(tài)；3）流體的物理性質(zhì)；4）傳熱面的幾何因素；5）流體有無(wú)相態(tài)變化。二、給熱系數(shù)與量綱分析特征數(shù)的符號(hào)和意義特征數(shù)名稱符號(hào)涵義努塞爾數(shù)表示導(dǎo)熱熱阻與對(duì)流熱阻只比雷諾數(shù)反映流體的流動(dòng)形態(tài)和湍流程度普朗特?cái)?shù)反映與傳熱有關(guān)的流體性質(zhì)。氣體Pr 1 ，液體 Pr 1反映由于溫差而引起的自然對(duì)流的強(qiáng)度相對(duì)于自然對(duì)流時(shí)的“雷諾數(shù)”格拉曉夫數(shù)流體的膨脹系數(shù) 1/ ；t 流體內(nèi)的溫度差g t 流體由于溫度差而產(chǎn)生的浮升力，N kg 1三、流體做強(qiáng)制對(duì)

27、流時(shí)的給熱系數(shù)、流體在圓形直管內(nèi)做強(qiáng)制湍流1）當(dāng)壁溫和流體平均溫度相差不大時(shí)，適用范圍： Re 10000, Pr 0.6 160，管長(zhǎng)和管徑之比 l / d 50 定型尺寸 l 規(guī)定為管內(nèi)徑 d ；定性溫度為流體進(jìn)、出口溫度的算術(shù)平均值。當(dāng)流體被加熱時(shí)， n 0.4 ；當(dāng)流體被冷卻時(shí)， n 0.3 ，空氣或其他對(duì)稱雙原子氣體， Pr 0.7 （ 2）當(dāng)壁溫和流體平均溫度相差較大時(shí)，應(yīng)用范圍： Re10000 ， Pr0.7 16700， l / d60特征尺寸：管內(nèi)徑定性溫度：w 取壁溫作定性溫度，其他物理性質(zhì)均為流體進(jìn)、出口溫度的算術(shù)平均值。、流體在圓形直管內(nèi)做強(qiáng)制層流適用范圍： Re23

28、00， 6700Pr0.6 ， Re Pr(l / d )10、彎曲管道內(nèi)的給熱系數(shù)，圓管、直管中的給熱系數(shù)；d 管內(nèi)徑， m；R 彎管軸的曲率半徑，m、非圓形直管中的給熱系數(shù)將管內(nèi)徑改為當(dāng)量直徑 de、流體在管外強(qiáng)制對(duì)流流體在管束外橫向流過(guò)時(shí)的給熱系數(shù)：NuC1C2 Ren Pr 0.4、提高給熱系數(shù)的途徑不論管內(nèi)或管外，提高流速都能增大給熱系數(shù)四、流體做自然對(duì)流時(shí)的給熱系數(shù)五、蒸汽冷凝時(shí)的給熱系數(shù)膜狀冷凝：當(dāng)飽和蒸氣與低于飽和溫度的壁面接觸時(shí)，蒸汽將放出潛熱并冷凝成液體。若冷凝液能潤(rùn)濕壁面，并形成一層完整的液膜向下流動(dòng)，則稱為膜狀冷凝。滴狀冷凝：若冷凝壁面上存在一層油狀物質(zhì)，或者蒸氣中混有油類或脂質(zhì)物質(zhì)，冷凝液不能潤(rùn)濕壁面，結(jié)成滴狀小液滴，從壁面落下，重又露出冷凝面，則稱為滴狀冷凝。六、液體沸騰時(shí)的給熱系數(shù)