列管式换热器的使用与维护ppt课件.ppt

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1、任务二列管式换热器的使用与维护传热过程在化工生产中的应用传热的三种基本方式传热基本方程热负荷的计算稳定传热和不稳定传热一、传热过程在化工中的应用传热是自然界和工程领域中较为普遍的一种传递过程，通常来说有温度差的存在就有热的传递，也就是说温差的存在是实现传热的前提条件或者说是推动力，在化工中很多过程都直接或间接的与传热有关。但是进行传热的目的不外乎是以下三种：1.加热或冷却2.换热3.保温可见，传热过程是普遍存在的。二、传热的三种基本方式一个物系或一个设备只要存在温度差就会发生热量传递，当没有外功加入时，热量就总是会自动地从高温

2、物体传递到低温物体。根据传热的机理不同，热传递有三种基本方式：热传导，热对流和热辐射。化工生产中碰到的各种传热现象都属于这三种基本方式。（一）热传导（导热）一个物体的两部分连续存在温差，热就要从高温部分向低温部分传递，直到个部分的温度相等为止，这种传热方式就称为热传导。物质的三态均可以充当热传导介质，但导热　的机理因物质种类不同而异，具体为：固体金属：自由电子运动在晶格之间；液体和非金属固体：个别分子的动量传递；气体：分子的不规则运动。（二）对流传热热对流是指物体中质点发生相对的位移而引起的热量交换，热对流是流体所特有的一种传

3、热的方式，即存在气体或液体中，在固体中不存在这种传热方式。其中只有流体的质点能发生的相对位移。据引起对流的原因不同可分为：自然对流和强制对流。热对流与流体运动状况有关，热对流还伴随有流体质点间的热传导，工程上通常将流体与固体之间的热交换称为对流传热，即包含了热传导和热对流。（三）热辐射热辐射是一种通过电磁波传递能量的过程。一切物体都能以这种方式传递能量，而不借助任何传递介质。通常在高温下热辐射才是主要方式。三、传热基本方程当两种流体间需要进行换热而又不允许直接混合时，需在间壁式换热器中进行换热。如在间壁式换热器中，热流体通过管

4、壁将热量传给冷流体．热传递的快慢用传热速率Ｑ来表示。传热速率Ｑ是指单位时间内通过传热面传递的能量．单位是Ｊ／Ｓ．Ｗ。换热器的传热速率Q与传热面积A和冷热两种流体的平均温差⊿tm成正比;即Ｑ＝ＫA△tmＱ：传热速率　,Ｗ△tm：两流体的平均温度差,KＫ：比例系数，总传热系数，因次W/(m2·K)。上式为传热速率方程或传热基本方程，是换热器传热计算的重要依据。传热速率是换热器在一定的操作条件下的换热速率。而热通量q是指单位传热面积上的传热速率。常见的间壁式换热器有套管换热器和列管换热器。见下图：套管式换热器1—内管2—外管单程列管

5、式换热器1—外壳　2—管束　3、4—接管　5—封头6—管板　7—挡板双程列管式换热器1—壳体2—管束3—挡板4—隔板不同的换热器的传热面积计算：而流通截面积式中m为管程数。四、热负荷的计算生产中常把单位时间内的流体所放出或吸收的热量称为热负荷。如果无外功输入，位能，动能可忽略，不考虑热损失，并传热良好时，由能量守恒定律得，单位时间热流体放出的热量Ｑ１应等于冷流体所吸收的热量Ｑ２。热流体冷却放出的热量冷流体加热需要得到的热量物料蒸发或冷凝需要供给或移除的热量是过热蒸汽冷凝，过冷液体蒸发，既有显热，又有潜热（一）　无相变化时（１）

6、比热法Ｑ＝ＷhＣph（Ｔ１－Ｔ２）＝ＷcＣph（t２－t1）Ｑ：　　　　换热器的热负荷ＫＪ／hＷh，Ｗc：热冷流体的质量流量ＫＧ／hＣph，Ｃpc：热冷流体的平均比热Ｔ１，Ｔ２：热冷流体的开始，终了温度，Kt1，t2：热冷流体的开始，终了温度，K（２）热焓法Ｑ＝Ｗh（Ｈh1－Ｈh2）＝Ｗc（Ｈc２－Ｈc1）Ｑ：　　　　换热器的热负荷ＫＪ／hＷh，Ｗc：热冷流体的质量流量ＫＧ／hＨh1，Ｈh2：热流体的进出口的焓ＫＪ／ＫgＨc1，Ｈc2：冷流体的进出口的焓ＫＪ／Ｋg。换热器中热流体为饱和蒸汽，当冷凝时有相的变化，但是冷凝液在饱和

7、温度下离开换热器．（二）有相变的传热Ｑ＝Ｗhr＝ＷcＣpc（t1－t2）r　：为饱和蒸汽冷凝潜热其值等于在饱和蒸汽的焓与该温度下的液体焓的差如果冷凝液在低于饱和温度之下排出时，则用下式计算热负荷Ｑ＝Ｗh［r＋Ｃph（Ｔs－Ｔ２）］＝ＷcＣpc（t2－t1）式中Ｃph为冷凝液的比热;Ｔs为冷凝液的饱和温度可见，热流体放出的热量被冷流体所吸收，冷流体获得的热量等于热流体放出的热量。根据热量恒算式，可由既定的传热任务求得载热体的消耗量。五　稳定传热和不稳定传热稳定传热：在传热体系中各点的温度只随换热器的位置的变化而变，不随时间而变．

8、特点：通过传热表面的传热速率为常量，热通量不一定为常数。不稳定传热：若传热体系中各点的温度，既随位置的变化，又随时间变化。特点：传热速率、热通量均为变量。通常连续生产多为稳定传热，间歇操作多为不稳定传热。化工过程中连续生产是主要的，因而我们主要讨论稳定传热。第二节　热传导一、