传热-传热系数

1、复习复习n1、传热总速率方程、传热总速率方程n2、传热平均温度差、传热平均温度差n3、并流与逆流的比较、并流与逆流的比较mtKAQ2121lntttttm传热推动力（平均传热推动力（平均温差）温差）所需传热面积所需传热面积载热体用量载热体用量工业上，一般采用逆流操作以节省换热面积工业上，一般采用逆流操作以节省换热面积复习复习n 传热负荷传热负荷Q的计算的计算)(Q)(12,21,ttcWTTcWQcpchph，无相变无相变仅有相变仅有相变hhrWQ 2、间壁式传热过程、间壁式传热过程热流体冷流体TtTwtwQQ 四、传热系数四、传热系数1、传热系数、传热系数K的物理意义的物理意义 是换热器工作

2、效率的重要是换热器工作效率的重要参数，参数，其值越大换热效果越好其值越大换热效果越好。定常传热：各传热步骤的传热速率定常传热：各传热步骤的传热速率Q相等相等热流体，热流体，T热对流热对流管壁一侧，管壁一侧，Tw管壁另一侧，管壁另一侧，tw热传导热传导热对流热对流冷流体，冷流体，t取传热面积为取传热面积为dA的微元段，各部分传热速率方程：的微元段，各部分传热速率方程：管外侧流体热对流：管外侧流体热对流： 管壁导热：管壁导热： 管内侧流体热对流：管内侧流体热对流：)(1)(iiwiwidAttdAttdQ)()(mwwmwwdAtTdAtTdQ)(1)(0000dATTdATTdQww3、计算传热

3、系数、计算传热系数K的基本公式的基本公式设管外为热流体，管内为冷流体设管外为热流体，管内为冷流体iimdAdAdAtTdQ1100Rt比较与KdAtdQ1稳态传热稳态传热:)(1iiwdAtt)(mwwdAtT)(100dATTdQwiimdAdAdAKdA11100即，总热阻等于各部分热阻之和总热阻等于各部分热阻之和热流体冷流体TtTwtwQQ 式中，式中，K 总传热系数，总传热系数，W/（m2K） 注意：注意： K 与与 A 对应，选对应，选Ai、Am 或或 A0 iiomoddddK0011工程上习惯以工程上习惯以管外表面积管外表面积作为计算的传热面积，即取作为计算的传热面积，即取 A

4、= A0iimdAdAdAKdA11100iimoodAdAdAdAK11100同乘同乘 dAoiiiosimsoddddRddRKKKK000001111表示，则有：用将实际计算热阻应包括壁两侧污垢热阻：实际计算热阻应包括壁两侧污垢热阻：4、污垢热阻、污垢热阻表表 4-7moiAAAisisooRRK1115、几点讨论、几点讨论（1）当传热面为）当传热面为平壁平壁或或薄管薄管（2）若为）若为金属管金属管，清洁流体清洁流体ioK111（3）若为）若为金属金属薄薄管管，清洁流体清洁流体iiooddK11iiiosimsoddddRddRK000111重点重点A、管内、外对流传热系数分别为、管内、

5、外对流传热系数分别为50W/(m2.K) 、1000W/(m2.K)忽略管壁热阻和污垢热阻，计算总传热系数。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、管内、外对流传热系数分别为100W/(m2.K) 、1000W/(m2.K)忽略管壁热阻和污垢热阻，计算总传热系数。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、管内、外对流传热系数分别为50W/(m2.K) 、2000W/(m2.K)忽略管壁热阻和污垢热阻，计算总传热系数。忽略管壁热阻和污垢热阻，计算总传热系数。（4）欲提高）欲提高K值，必须着力减小热阻中最大的一个值，必须着力减小热阻中最

6、大的一个计算计算47.690.948.8热流体热流体冷流体冷流体传热系数传热系数K热流体热流体冷流体冷流体传热系数传热系数K水水水水8501700低沸点烃类冷凝低沸点烃类冷凝水水4551140轻油轻油水水340910高沸点烃类冷凝高沸点烃类冷凝水水60170重油重油水水60280水蒸汽冷凝水蒸汽冷凝水沸腾水沸腾20004250气体气体水水17280水蒸汽冷凝水蒸汽冷凝轻油沸腾轻油沸腾4551020水蒸汽水蒸汽冷凝冷凝水水14204250水蒸汽冷凝水蒸汽冷凝重油沸腾重油沸腾140425水蒸汽水蒸汽冷凝冷凝气体气体30300表表 4-8（列管式换热器（列管式换热器K值大致范围）值大致范围）练习练习

7、n两流体在一列管式换热器中进行热交换，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洗时，管壁两侧产生的污垢热阻约共为510-4(m2.)/W，而此时的传热总系数，而此时的传热总系数K约为约为300 W/(m2.)，则污垢被清洗后，则污垢被清洗后K值值约为约为W/(m2.)（按平壁计）。（按平壁计）。352.96、 壁温计算壁温计算soowRtTq1siiwRtt1结论：结论：壁温壁温接近接近对流传热系数大对流传热系数大的一侧流体温度的一侧流体温度管壁较薄，忽略其热阻，稳态传热：管壁较薄，忽略其热阻

8、，稳态传热： 五、计算示例与分析五、计算示例与分析n例例 4-12（设计型计算）（设计型计算）n例例 4-13 （操作型计算，试差）（操作型计算，试差）n例例 4-14 （操作型计算）（操作型计算）例例 4-12n某厂要求将流量为某厂要求将流量为1.25kg/s的苯由的苯由80冷却冷却至至30。冷却水走管外与苯逆流换热，进口。冷却水走管外与苯逆流换热，进口水温水温20，出口不超过，出口不超过50。已知苯侧和水。已知苯侧和水侧的对流传热系数分别为侧的对流传热系数分别为850W/(m2.)和和1700W/(m2.)，污垢热阻和管壁热阻可略，污垢热阻和管壁热阻可略，试求换热器的传热面积试求换热器的传

9、热面积。已知苯的平均比热。已知苯的平均比热容为容为1.9kJ/(kg.)，水的平均比热容为，水的平均比热容为4.18kJ/(kg.)。例例 4-13n某厂使用初温为某厂使用初温为25的冷却水将流量为的冷却水将流量为1.4kg/s的气体从的气体从50逆流冷却至逆流冷却至35，换，换热器的面积为热器的面积为20m2，经测定传热系数约为，经测定传热系数约为230W/(m2.)。已知气体平均比热容为。已知气体平均比热容为1.0kJ/(kg.)，试求冷却水用量及出口温度。，试求冷却水用量及出口温度。例例 4-14n某套管换热器，空气从管内流过，温度从某套管换热器，空气从管内流过，温度从t1升至升至t2，

10、管间为水蒸汽冷凝，管壁及污垢热，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，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，问加热管需比并要求空气出口温度不变，问加热管需比原来长多少倍？原来长多少倍？六、工业热源与冷源六、工业热源与冷源n1）工业上传热过程有）工业上传热过程有3种情况种情况n1、一种工艺流体被加热或沸腾，另一侧使用外来、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工业热源，热源温度应高于工艺流体出口温度n2、一种工艺流体被冷却或者冷凝，另一侧使用外、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

11、低于工艺流体的出口温度来工业冷源，冷源温度低于工艺流体的出口温度n3、需要冷却的高温工艺流体同需要加热的低温工、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艺流体之间进行换热，节约外来热源与冷源降低成本。成本。2）冷源与热源要求）冷源与热源要求n1、温度必须满足工艺要求、温度必须满足工艺要求n2、易于输送、使用调节、易于输送、使用调节n3、腐蚀性小，稳定性好，不易结垢，价廉易、腐蚀性小，稳定性好，不易结垢，价廉易得得3 3）、工业热源与冷源）、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（低温盐水、液氨、液氮）P162n表表 4-9（工业热源及其适用温度范围）（工业热源