浙江大学化工原理(过程工程与控制乙) 2009ppe-chap5_1.ppt

2009 2 8 zhumingqiao 第五章传热过程计算和换热器 Chapter5Calculationsofheattransferandheatexchangers 5 1间壁式换热器的传热过程分析 Analysisofheattransferinheatexchanger 5 1 1换热器简介5 1 2间壁式换热器的传热过程分析5 2间壁式换热器的传热过程计算 Calculationsofheattransferinheatexchanger 5 2 1总传热速率方程 Equationofoverallheattransferrate 5 2 2Q的计算 overallheattransferrate 5 2 3K的计算 heattransfercoefficient 5 2 4 tm的计算 meantemperaturedifference 5 2 5传热单元数法 heattransferunitnumber 2009 2 8 zhumingqiao 5 1间壁式换热器的传热过程分析 5 1 1换热器简介 分类 Shellandtubeheatexchangers Analysisofheattransferinheatexchanger 2009 2 8 zhumingqiao 间壁式换热器 5 1 1换热器简介 concentricShellandtubejacketed 热流体 进口温度T1或th1出口温度T2或th2冷流体 进口温度t1或tc1出口温度t2或tc2 2009 2 8 zhumingqiao 2009 2 8 zhumingqiao 2009 2 8 zhumingqiao 2009 2 8 zhumingqiao 列管式换热器 Onetube pass Oneshell pass 2009 2 8 zhumingqiao 5 1 2间壁式换热器的传热过程分析 三个串联传热环节 热流体侧的对流传热间壁的导热冷流体侧的对流传热 Analysisofheattransferinheatexchanger 2009 2 8 zhumingqiao 5 2间壁式换热器的传热过程计算 5 2 1总传热速率方程 Calculationsofheattransferinheatexchanger Equationofoverallheattransferrate 2009 2 8 zhumingqiao 称为总传热热阻 5 2 2Q的计算 overallheattransferrate 2009 2 8 zhumingqiao 5 2 3K的计算 1 查经验数据 表5 1 2 实验测定 3 分析计算 heattransfercoefficient 2009 2 8 zhumingqiao 考虑到实际传热时间壁两侧还有污垢热阻 则上式变为 2009 2 8 zhumingqiao 5 2 4 tm的计算 一 恒温差传热 二 变温差传热 meantemperaturedifference 以冷 热流体均无相变 逆流流动为例 5 2 4 tm的计算 对数平均温差 5 2 4 tm的计算 逆 并流 逆 并流 Example5 1Aheatexchangerisrequiredtocool20kg sofwaterfrom360Kto340Kbymeansof25kg swaterenteringat300K Iftheoverallcoefficientofheattransferisconstantat2kW m2K calculatethesurfacearearequiredin a acountercurrentconcentrictubeexchanger and b aco currentconcentrictubeexchanger SolutionHeatload Q 20 4 18 360 340 1672kWThecoolingwateroutlettemperatureisgivenby 1672 25 4 18 tc2 340 ortc2 316K a CounterflowInequationofmeantemperaturedifference tm 44 40 ln 44 40 41 9K Heattransferarea A Q K tm 1672 2 41 9 19 95m2 b Co currentflowInequationofmeantemperaturedifference tm 60 24 ln 60 24 39 3KHeattransferarea A Q K tm 1672 2 39 3 21 27m2 2009 2 8 zhumingqiao 若流动非逆并流 如错流 折流 则 tm需采用相应的计算式 如式5 23 5 2 4 tm的计算 工程上 为了快速计算 tm常用下述方法 见图5 18 其中 2009 2 8 zhumingqiao LMTD法 对数平均温差法 小结 逆 并流 其他流动情况 2009 2 8 zhumingqiao 5 2 5传热单元数法 NTU 引入 热容流率CR 传热效率 传热单元数NTU 均为无因次数群 传热单元数法公式推导 heattransferunitnumber 2009 2 8 zhumingqiao 传热效率 的物理意义 实际传热速率 最大可能传热速率 当热流体的热容密度mhcph最小时 当冷流体的热容密度mccpc最小时 传热单元和传热单元数的物理意义 什么是传热单元 什么是传热单元数 2009 2 8 zhumingqiao 传热单元和传热单元数的物理意义 2009 2 8 zhumingqiao 传热单元数的几何意义 2009 2 8 zhu