传热 传热系数

1、复习,1,传热总速率方程,2,传热平均温度差,3,并流与逆流的比较,m,t,KA,Q,2,1,2,1,ln,t,t,t,t,t,m,传热推动力（平均,温差,所需传热面积,载热体用量,工业上，一般采用逆流操作以节省换热面积,复习,传热负荷,Q,的计算,Q,1,2,2,1,t,t,c,W,T,T,c,W,Q,c,p,c,h,p,h,无相变,仅有相变,h,h,r,W,Q,2,间壁式传热过程,热,流,体,冷,流,体,T,t,T,w,t,w,Q,Q,四、传热系数,1,传热系数,K,的物理意义,是换热器工作效率的重要,参数,其值越大换热效果越好,定常传热：各传热步骤的传热速率,Q,相等,热流体,T,热对流

2、,管壁一侧,T,w,管壁另一侧,t,w,热传导,热对流,冷流体,t,取传热面积为,dA,的微元段，各部分传热速率方程,管外侧流体热对流,管壁导热,管内侧流体热对流,1,i,i,w,i,w,i,dA,t,t,dA,t,t,dQ,m,w,w,m,w,w,dA,t,T,dA,t,T,dQ,1,0,0,0,0,dA,T,T,dA,T,T,dQ,w,w,3,计算传热系数,K,的基本公式,设管外为热流体，管内为冷流体,i,i,m,dA,dA,dA,t,T,dQ,1,1,0,0,R,t,稳态传热,1,i,i,w,dA,t,t,m,w,w,dA,t,T,1,0,0,dA,T,T,dQ,w,i,i,m,dA,d

3、A,dA,KdA,1,1,1,0,0,即,总热阻等于各部分热阻之和,热,流,体,冷,流,体,T,t,T,w,t,w,Q,Q,式中,K,总传热系数,W,m,2,K,注意,K,与,A,对应，选,A,i,A,m,或,A,0,i,i,o,m,o,d,d,d,d,K,0,0,1,1,工程上习惯以,管外表面积,作为计算的传热面积，即取,A = A,0,i,i,m,dA,dA,dA,KdA,1,1,1,0,0,i,i,m,o,o,dA,dA,dA,dA,K,1,1,1,0,0,同乘,dA,o,i,i,i,o,si,m,so,d,d,d,d,R,d,d,R,K,K,K,K,0,0,0,0,0,1,1,1,1,

4、表示，则有,用,将,实际计算热阻应包括壁两侧污垢热阻,4,污垢热阻,表,4-7,m,o,i,A,A,A,i,si,so,o,R,R,K,1,1,1,5,几点讨论,1,当传热面为,平壁,或,薄管,2,若为,金属管,清洁流体,i,o,K,1,1,1,3,若为,金属,薄,管,清洁流体,i,i,o,o,d,d,K,1,1,i,i,i,o,si,m,so,d,d,d,d,R,d,d,R,K,0,0,0,1,1,1,重点,A,管内、外对流传热系数分别为,50W/(m,2,K,1000W/(m,2,K,忽略管壁热阻和污垢热阻，计算总传热系数,B,管内、外对流传热系数分别为,100W/(m,2,K,1000W

5、/(m,2,K,忽略管壁热阻和污垢热阻，计算总传热系数,C,管内、外对流传热系数分别为,50W/(m,2,K,2000W/(m,2,K,忽略管壁热阻和污垢热阻，计算总传热系数,4,欲提高,K,值，必须着力减小热阻中最大的一个,计算,47.6,90.9,48.8,热流体,冷流体,传热系数,K,热流体,冷流体,传热系数,K,水,水,8501700,低沸点烃类冷凝,水,4551140,轻油,水,340910,高沸点烃类冷凝,水,60170,重油,水,60280,水蒸汽冷凝,水沸腾,20004250,气体,水,17280,水蒸汽冷凝,轻油沸腾,4551020,水蒸汽,冷凝,水,14204250,水蒸汽

6、冷凝,重油沸腾,140425,水蒸汽,冷凝,气体,30300,表,4-8,列管式换热器,K,值大致范围,练习,两流体在一列管式换热器中进行热交换,根据设计者的估算，该换热器在需要被清,洗时，管壁两侧产生的污垢热阻约共为,5,10,4,m,2,W,而此时的传热总系数,K,约为,300 W/(m,2,则污垢被清洗后,K,值,约为,W/(m,2,按平壁计,352.9,6,壁温计算,so,o,w,R,t,T,q,1,si,i,w,R,t,t,1,结论,壁温,接近,对流传热系数大,的一侧流体温度,管壁较薄，忽略其热阻，稳态传热,五、计算示例与分析,例,4-12,设计型计算,例,4-13,操作型计算，试差

7、,例,4-14,操作型计算,例,4-12,某厂要求将流量为,1.25kg/s,的苯由,80,冷却,至,30,冷却水走管外与苯逆流换热，进口,水温,20,出口不超过,50,已知苯侧和水,侧的对流传热系数分别为,850W/(m,2,和,1700W/(m,2,污垢热阻和管壁热阻可略,试求换热器的传热面积,已知苯的平均比热,容为,1.9kJ/(kg,水的平均比热容为,4.18kJ/(kg,例,4-13,某厂使用初温为,25,的冷却水将流量为,1.4kg/s,的气体从,50,逆流冷却至,35,换,热器的面积为,20m,2,经测定传热系数约为,230W/(m,2,已知气体平均比热容为,1.0kJ/(kg,

8、试求冷却水用量及出口温度,例,4-14,某套管换热器，空气从管内流过，温度从,t,1,升至,t,2,管间为水蒸汽冷凝，管壁及污垢热,阻均可忽略。现欲使空气流量增大一倍,并要求空气出口温度不变，问加热管需比,原来长多少倍,六、工业热源与冷源,1,工业上传热过程有,3,种情况,1,一种工艺流体被加热或沸腾，另一侧使用外来,工业热源，热源温度应高于工艺流体出口温度,2,一种工艺流体被冷却或者冷凝，另一侧使用外,来工业冷源，冷源温度低于工艺流体的出口温度,3,需要冷却的高温工艺流体同需要加热的低温工,艺流体之间进行换热，节约外来热源与冷源降低,成本,2,冷源与热源要求,1,温度必须满足工艺要求,2,易于输送、使用调节,3,腐蚀性小，稳定性好，不易结垢，价廉易,得,3,工业热源与冷源,1,热源,电热、饱和水蒸汽,热水、烟道气等,2,冷源：冷水、空气、冷却剂（