化工原理 第五章-4.ppt

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1、第五章传热过程计算与换热器传热计算小结和习题1一、概念传热的三个环节、传热速率、总传热系数、平均温差、传热效率、传热单元数、传热的设计型和操作型问题等。二、设备列管式换热器的结构、多壳程多管程列管式换热器、热补偿方法、流程选择原则、强化传热措施等。三、计算方法对数平均温差法（LMTD）、传热效率传热单元数法（NTU）。本章小结2（逆、并流）（其他流动情况）三、计算公式1.对数平均温差法：本章小结3逆流：并流：一般：2.传热效率传热单元数法：本章小结4传热操作型问题分析方法：一般统一表示为：逆流：并流：NT

2、UCR增加如右图所示：NTU一定，CRCR一定，NTU定性分析与定量计算5定性分析方法：根据操作条件的变化分析NTU、CR的变化趋势利用右图定出的变化趋势根据的变化确定T2（t2）的变化根据热量衡算式确定Q、t2（T2）的变化对于NTU法较难确定结果的情况，需联合平均推动力法NTUCR增加对于ms1cp1与ms2cp2不能确定谁大谁小的情况：定性分析与定量计算6逆流：并流：分析时可从iNTUi入手对于热流体侧是蒸汽冷凝的情况：分析时可认为CR1=，CR2=0定性

3、分析与定量计算7定性分析与定量计算例1：冷热流体在套管中进行无相变逆流传热，内外流体呈湍流流动，问：（1）t1、ms1、ms2不变，T1增大时，Q、T2、t2怎样变化？（2）T1、t1、ms2不变，ms1增大时，Q、T2、t2怎样变化？分析:（1）因为ms1、ms2不变，虽然T1增大，但1、2基本不变，K不变。NTUiiCRi增加8定性分析与定量计算9定性分析与定量计算例2：一套管换热器用饱和水蒸汽加热某液体。（1）保持t1、ms2不变，当饱和蒸汽的压力增大时，Q、t2怎样变化？（2）保持t1和蒸汽压力不变

4、，ms2增大时，Q、t2怎样变化？10定性分析与定量计算11定性分析与定量计算例3：在一套管换热器中，冷热流体逆流流动，已知，冷热流体侧的对流传热系数分别为2000和1000W/m2K，冷流体进出口温度为20C和80C，热流体进出口温度为150C和100C。若保持冷流体流量不变，热流体的流量变为原来的2倍，两流体进口温度不变，两流体均处于湍流区，问：（1）冷热流体出口温度变为多少？150C100C20C80C12定性分析与定量计算13定性分析与定量计算14例4在套管式油冷却器里，热油在252.

5、5mm的金属管内流动，冷却水在套管环隙内流动，油和水的质量流量皆为216kg/h，油的进、出口温度分别为150℃和80℃，水的进口温度为20℃。油侧对流传热系数为1.5kW/m2K，水侧的对流传热系数为3.5kW/m2K，油的比热为2.0kJ/kgK，试分别计算逆流和并流操作所需要的管长。忽略污垢热阻及管壁导热热阻。水t2a1=3.5kW/m2Kcp=4.187kJ/kgK216kg/h油216kg/hT2=80℃T1=150℃cp=2.0kJ/kgK，t1=20℃a2=1.5kW/m2K定性分析与定量计算15逆流

6、时：(以外表面为基准)水t2a1=3.5kW/m2Kcp=4.187kJ/kgK216kg/h油216kg/hT2=80℃T1=150℃cp=2.0kJ/kgK，t1=20℃a2=1.5kW/m2K16并流时：Q、t2、K与逆流时相同(以外表面为基准)本章习题和小结本章习题和小结水t2a1=3.5kW/m2Kcp=4.187kJ/kgK216kg/h油216kg/hT2=80℃T1=150℃cp=2.0kJ/kgK，t1=20℃a2=1.5kW/m2K17结论：在相同条件下，定性分析与定量计算18例5有一台现成的卧

7、式列管冷却器，想把它改作氨冷凝器，让氨蒸汽走管间，其质量流量950kg/h，冷凝温度为40℃，冷凝传热系数1=7000W/m2K。冷却水走管内，其进、出口温度分别为32℃和36℃，污垢及管壁热阻取为0.0009m2K/W（以外表面计）。假设管内外流动可近似视为逆流。试校核该换热器传热面积是否够用。列管式换热器基本尺寸如下：换热管规格252.5mm管长l=4m管程数m=4总管数N=272根外壳直径D=700mm附：氨冷凝潜热r=1099kJ/kg34℃下水的物性：定性分析与定量计算19污垢及管壁热阻为0.000

8、9m2K/W（以外表面计）201=7000kW/m2K污垢及管壁热阻为0.0009m2K/W（以外表面计）2122定性分析与定量计算23例6换热器的串联问题TsTst1t2t’′双管程列管式饱和蒸汽Ts饱和水Ts冷却水t2冷却水t1t’′定性分析与定量计算24冷凝冷却器饱和蒸汽Ts冷水T2t2冷却水t1TsT2t1t2t’′定性分析与定量计算25