课件--传热模块.ppt

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1、南京化工职业技术学院化工单元操作-----传热模块季锦林2009年5月讨论1：冷却器、冷凝器如何开车？为什么？先通冷却水，并在此过程中必须进行排气操作，确保冷却水程彻底排气。因为冷却水程留有气体，则暴露在气体中的这部分列管不能发挥传热作用，影响传热速率。具体说：传热过程中一个最重要、最基本的概念：q=KA△tm式中q——换热器的传热速率，J/S；K——传热总系数，W/m2·K；A——换热器的传热面积，m2；△tm——传热平均温度差，K。讨论2：再沸器、冷凝器壳程如何开车？为什么？再沸器、冷凝器壳程开车时应及时排除不凝气

2、体。因为在再沸器、冷凝器壳程的不凝气体分子占据了列管的表面，将影响物料分子的冷凝。与讨论1相似，也是通过减少传热面积来影响传热速率的。如何理解下述换热器的传热控制方案？讨论3：讨论4：列管式换热器设计时，为什么管程采用多程、壳程安装折流挡板？传热基本理论传热过程分析传热基本理论传热基本理论传热基本理论管程采用多程：减少流通面积，提高管内流体流速，提高管内流体的对流给热系数，强化传热。壳程安装折流挡板：消除死角；改变壳程流体与管壁的相对流向；延长壳程流体的流动路线，提高壳程流体的流速，提高壳程流体的对流给热系数，强化传热

3、。传热基本理论一个化工基本概念：停留时间停留时间=设备容积/流体体积流量讨论5：保护管道、设备保温材料的保护层传导传热导热系数λ：单位：W/m·K物理意义：导热系数反映了物质导热能力的大小，是物质的物理性质之一。导热系数在数值上为温度梯度为1K/m时，单位时间内单位面积所传导的热量。物质的导热系数越大，其导热性能越好。λ金属<λ非金属<λ液体<λ气体绝热是保温与保冷的统称。为了防止生产过程中设备和管道向周围环境散发或吸收热量而进行的绝热工程。保护层是利用保护层材料的强度、韧性和致密性等以保护保温层免受外力和雨水的侵袭

4、，从而达到保护保温材料的保温效果、延长保温层的使用年限的目的。气体的导热系数很小，对传热不利，但有利于保温、绝热，工业上所用的保温材料，一般是多孔性或纤维性材料，由于材料的孔隙中存有气体，所以其导热系数低，适用于保温隔热。讨论6：换热操作中的故障处理。化工过程在密闭的管道和设备内进行，因此我们无法直接看到其中进行的化工过程的状态。流量、温度、压力、液位等测量仪表、阀门的正常开度和分析数据是系统的窗口，通过这些窗口我们可以了解管道和设备内进行的化工过程状态。传热过程中有两个最重要、最基本的方程式：W1Cp1△t=W2Cp

5、2△T………………1q=KA△tm…………………………2式中W1、W2——冷热流体的质量流量，Kg/S；Cp1、Cp2——冷热流体的比热容，J/Kg·K；△t、△T——冷热流体的进出口温度差，K；q——换热器的传热速率，J/S；K——传热总系数，W/m2·K；A——换热器的传热面积，m2；△tm——传热平均温度差，K。传热基本理论方程1是传热过程的热量衡算式，反映了传热过程中的热量平衡问题，属于传热热力学范畴；方程2是传热过程的传热速率方程式，反映了热过程中的传热速率问题，属于传热动力学的范畴。传热基本理论我们不论在研

6、究讨论传热问题时，还是在进行传热设计或操作时都不仅要同时关注这两个方面，而且要将遇到的问题进行分析分类，看其到底是属于热力学的范畴，还是属于动力学的范畴，做到这一点可帮助我们尽快找到问题的症结，采取有效措施解决问题。传热基本理论根据以上交流，当换热器操作出现故障时，应该首先从热量衡算和传热速率两个角度进行分析，可帮助我们尽快找到问题的症结，采取有效措施解决问题。传热基本理论传热基本理论从上表可以看出，有相变流体的给热系数较大，一般在103~104；液体的给热系数居中，一般在102~103；气体的给热系数最小，一般在10

7、~102左右。了解各种流体在不同情况下给热系数的数量级，对传热过程的分析十分有用。传热基本理论从上表还可以看出，有相变流体的给热系数大于无相变；气体的给热系数小于液体的给热系数；自然对流的给热系数小于强制对流的给热系数。传热基本理论传热基本理论例如：当某换热器的换热效果变差时可能有哪些原因：冷却水程未进行排气操作；再沸器、冷凝器壳程开车时未排除不凝气体；冷却水量不够；换热器管壁结垢。某真空精馏塔的塔顶冷凝冷却器是一4管程列管式换热器，传热面积有600m2，在装置开车后始终不能达到预计的传热速率，导致精馏塔塔压偏高，影响

8、正常操作。工厂考虑重新设计制造一个面积更大的换热器。讨论7：换热操作案例现场观察传热基本理论首先对运行的换热器进行了认真仔细的分析研究，然后在现场进行观察，发现其冷却水的出口温度高达50℃以上，远远超出了42℃的正常指标。分析传热基本理论运用上述观点可以确定这里涉及的是传热热力学问题，即热量平衡问题：冷却水水量偏小，无法将热量及时