《理学化工原理》ppt课件

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1、第四章热量传递及设备4.5传热过程计算«化工原理»第五节总传热速率和传热过程的计算4-5-1总传热速率方程4-5-2热量衡算4-5-3总传热系数4-5-4平均温度差4-5-5壁温的估算4-5-6传热效率法4-5-1总传热速率方程dQ=K(T-t)dA=K△tdAAAAAi,A0,Am4-5-2热量衡算qm,hCp,h,t1’qm,c,Cp,c,t1t2’t2若换热器内两种流体均无相变，且流体的比定压热容不随温度变化时，热量衡算可表示为：若换热器中流体有相变化，例如饱和蒸气冷凝，冷凝液在饱和温度下离开。式中：r为饱和蒸气的潜热，J/kg;Cp

2、,c为冷却剂的比定压热容，J/kgK若冷凝液温度低于饱和温度离开换热器式中：Cp,h为冷凝液的比定压热容，J/kgK；ts’为饱和蒸汽温度，℃各部分传热速率方程：管内侧流体：管壁导热：管外侧流体：热流体冷流体thtcth,wtc,wΦΦ各部分传热速率方程：管内侧流体：各部分传热速率方程：管内侧流体：各部分传热速率方程：管内侧流体：管壁导热：各部分传热速率方程：管内侧流体：管外侧流体：管壁导热：各部分传热速率方程：管内侧流体：4-5-3总传热系数1﹑总传热系数K值的计算热流体冷流体thtcth,wtc,wΦΦ对稳态传热:式中，K—总传热系数，

3、W/m2·K。注意：K与A对应，选Ai、Am或A0故稳态传热时，——————总传热系数计算公式传热系数和传热面积K—传热系数，表示换热设备性能的重要参数。(1)K的计算在实际生产中以外表面积A0作为传热面积。K的来源：实验测定；取生产实际的经验数据；计算求得。2﹑污垢热阻Ri和RO实际计算热阻应包括壁两侧污垢热阻：圆管中：平壁：3﹑控制热阻从上面的式子可以看出，提高总传热系数，需设法减小热阻，而传热过程中各层热阻的值并不相等，其中热阻最大的一层就是传热过程中的控制热阻。只有设法降低控制热阻，才能较大的提高传热速率。当管壁热阻均可忽略时：【例

4、题】4-5-4平均温度差几点假设：稳态传热两流体的比定压热容均为常数K为常数忽略热损失（1）恒温传热（两侧流体温度恒定）整台换热器分析，并建立传热速率方程t’t沿管长某截面取微元传热面积dA，传热速率方程：热量衡算方程：T1T2t1t2T1T2t1t2（2）并流或逆流变温传热当qmhcph、qmccpc=常数时，Q-T、Q-t为线性关系，所以，Q-(T-t)也为线性关系。T1t2T2传热量dTdtdAdФt1Δt=T-t平均传热温度差的推导QΔt2Δt1Ф说明：并流：①逆流：②③进、出口条件相同时，工业上，一般采用逆流操作（节省加热面积）。

5、【例题】3﹑错流和折流时平均温度差11212错流和折流示意图【例题】查图4-394﹑不同流动形式的比较【例题】有一碳钢制造的套管换热器，内管直径为φ89mm×3.5mm，流量为2000kg/h的苯在内管中从80℃冷却到50℃。冷却水在环隙从15℃升到35℃。苯的对流传热系数ah=230W/（m2·K），水的对流传热系数ac=290W/（m2·K）。忽略污垢热阻。试求：①冷却水消耗量；②并流和逆流操作时所需传热面积；③如果逆流操作时所采用的传热面积与并流时的相同，计算冷却水出口温度与消耗量，假设总传热系数随温度的变化忽略不计。解①苯的平均温度

6、比热容cph=1.86×103J/（kg·K）苯的流量qm,h=2000kg/h，水的平均温度水的比热容cpc=4.178×103J/（kg·K）。热量衡算式为热负荷冷却水消耗量（忽略热损失）②以内表面积Ai为基准的总传热系数为Ki，碳钢的导热系数λ=45W/（m·K）=4.35×10－3+7.46×10－5+3.18×10－3=7.54×10－3m2·K/WKi=133W/（m2·K），本题管壁热阻与其它传热阻力相比很小，可忽略不计。传热面积传热面积逆流操作80503515并流操作80501535③逆流操作Si=6.81m2，设冷却水出口

7、温度为t'2，则，t'2=80－33.4=46.6℃水的平均温度t'=（15+46.6）/2=30.8℃，c'pc=4.174×103J（kg·℃）冷却水消耗量逆流操作比并流操作可节省冷却水：50t2’15354-5-5壁温的估算4-5-6传热效率----传热单元数法设计型计算无须试差法,操作型计算需用试差法。●设计型计算总之，对于设计型计算冷、热流股的温度都已知，或者可以通过热流量衡算达到已知，无须试差。●操作型计算已有一台面积为A的换热器，若用其加热某流体，若采用1955年由凯斯导出的传热效率及传热单元数法，则能避免试差而方便地求得其解

8、。(1)传热效率和传热单元数①传热效率逆流：哪一侧流体能获得最大的温度变化（T1-t1）max，这将取决于两流体热容量流率(qmcp)的相对大小。t1T2＝t1T2T2T1t1t