《传热与换热器》课件-任务5-3：换热器的传热计算

传热与换热器内容与安排认识传热导热辐射换热对流换热换热设备的传热计算与强化前课回顾对流换热基本公式三种类型换热器简介按传热方式或工作原理分类任务5-3：换热器的传热计算知识目标：掌握传热方程式；掌握换热器的热负荷计算方法；掌握传热的平均温差。能力目标：能够采用显热法对热负荷进行计算；能够对顺流、逆流平均传热温差进行计算。引入在一逆流套管管式换热器中，用水来冷却热油，热油进口温度t1，=105℃，出口温度为t1，，=70℃；水从t2，=40℃被加热到t2，，=80℃，水的流量为0.1kg/s，该换热器传热系数为300W/m2·K，试确定换热面积。t1，=105℃t1，，=70℃t2，=40℃t2，，=80℃换热器传热计算工具为了使计算公式简单，特用一个考虑了（导热、对流和辐射）几种因素在内的系数K，表示传热过程的强烈程度，这个系数K称为传热系数。换热器传热计算工具：式中K──总传热系数，W/(m2·℃)或W/(m2·K)；

──传热速率，W或J/s；

A──总传热面积，m2；

tm──两流体的平均温差，℃或K。换热器热负荷为了达到一定的换热目的，要求换热器在单位时间内传递的热量称为换热器的热负荷。换热器热负荷（无相变）：qm2、qm2——热流体、冷流体的质量流量，kg/s；c1、c2——热流体、冷流体的定压比热容，J/kg·K；（流体换热前后的平均温度查得）换热器热负荷为了达到一定的换热目的，要求换热器在单位时间内传递的热量称为换热器的热负荷。换热器热负荷（有相变）：qm——热流体、冷流体的质量流量，kg/s；r——流体的汽化潜热，J/kg在一逆流套管管式换热器中，用水来冷却热油，热油进口温度t1，=105℃，出口温度为t1，，=70℃；水从t2，=40℃被加热到t2，，=80℃，水的流量为0.1kg/s，该换热器传热系数为300W/m2·K，试确定换热面积。t1，=105℃t1，，=70℃t2，=40℃t2，，=80℃平均传热温差的计算顺流、逆流时平均温差的计算：△tmax和△tmin分别为换热器两端的热、冷流体中数值较大和较小的端温差，℃。t1’t2’t1’’t2’’△t’=t1’-t2’△t’’=t1’’-t2’’△tmax和△tmin分别为△t’和△t’’中的大者和小者。当

tmax/

tmin≤2时，可近似用算术平均值(

tmax+

tmin)/2代替对数平均值，其误差不超过4％。

平均传热温差的计算在一逆流套管管式换热器中，用水来冷却热油，热油进口温度t1，=105℃，出口温度为t1，，=70℃；水从t2，=40℃被加热到t2，，=80℃，试确定此逆流换热器的平均温差为多少。t1’t1’’t2’t2’’在一逆流套管管式换热器中，用水来冷却热油，热油进口温度t1，=105℃，出口温度为t1，，=70℃；水从t2，=40℃被加热到t2，，=80℃，水的流量为0.1kg/s，该换热器传热系数为300W/m2·K，试确定换热面积。t1’t1’’t2’t2’’任务解析已知t1，=300℃，t1，，=210℃；t2，=100℃，t2，，=200℃，请问按照逆流布置和顺流布置时候，对数平均温差分别为多少，哪种布置更利于传热。训练提升（1）在各种流动型式中，当进出口温度相同时，逆流的平均温差最大，顺流的平均温差最小。（2）逆流时冷流体的出口温度可高于热流体的出口温度，而顺流时总是冷流体的出口温度小于热流体的出口温度。（3）逆流布置时冷、热流体的最高温度和最低温度分别集中在换热器的同一段，使换热器的壁温及其热应力分布不均，对换热器的安全不利。（4）当冷热流体中有一种发生相变时，不必考虑顺流还是逆流布置。各种流动型式的比较有一套管式换热器，热流体流量qm1=0.125kg/s，比热容cp1=2100J/（kg·K），进口温度t1’=200℃，冷流体qm2=0.25kg/s，比热容cp2=4200J/（kg·K），进口温度t1’=20℃，进口温度t1‘’=50℃。换热器的传热系数K=500W/（m·K），试求（1）换热器的换热量；（2）热流体的出口温度；（3）冷热流体顺流时所需的换热面积；（4）冷热流体逆流时所需的换热面积。训练提升有一套管式换热器，热流体流量qm1=0.125kg/s，比热容cp1=2100J/（kg·K），进口温度t1’=200℃，冷流体qm2=0.25kg/s，比热容cp2=4200J/（kg·K），进口温度t1’=20℃，进口温度t1‘’=50℃。换热器的传热系数K=500W/（m·K），试求（1）换热器的换热量；（2）热流体的出口温度；（3）冷热流体顺流时所需的换热面积；（4）冷热流体逆流时所需的换热面积。训练提升顺流有一套管式换热器，热流体流量qm1=0.125kg/s，比热容cp1=2100J/（kg·K），进口温度t1’=200℃，冷流体qm2=0.25kg/s，比热容cp2=4200J/（kg·K），进口温度t