化工原理第章复习

化工原理第章复习化工原理第章复习化工原理第章复习2.间壁式换热器壁面的稳定热传导对上式积分得：5.2热传导（1）平壁的定态热传导4.2传导传热（4-3）（4-4）2021/1/422.间壁式换热器壁面的稳定热传导对上式积分得：5.2热传导（1）平壁的定态热传导4.2传导传热（4-3）（4-4）2021/1/42（1）稳定温度场；（2）一维温度场。5.2热传导（2）圆筒壁的定态热传导4.2传导传热分离变量积分：整理得：（4-5）2021/1/435.2热传导4.2传导传热

对数平均半径2021/1/445.2热传导（3）多层平壁的定态热传导4.2传导传热2021/1/455.2热传导4.2传导传热同理对于多层圆筒壁有：或2021/1/464.3对流传热1.对流传热机理（4-12）牛顿冷却定律或给热方程h—对流传热系数（给热系数），单位：(m2·K)2021/1/474.3对流传热2.对流传热系数的影响因素及其求取①流体的种类和物性②流动形态——层流和湍流③引起流动的原因（自然对流、强制对流）④传热面的形状，大小和位置影响对流传热系数的主要因素可用下式表示：（4-13）2021/1/48努塞尔特准数，待定准数雷诺准数，流动形态对对流传热的影响普兰特准数，流体物性对对流传热的影响格拉斯霍夫准数，自然对流对对流传热的影响4.3对流传热2021/1/49适用范围：流体在管内的强制对流流体在圆形直管内的强制对流时（4-16）（4-15）当流体被加热时m取0.4，被冷却时取m0.32021/1/4104.4间壁式热交换的计算1.传热总方程（4-12）传热总方程（传热基本方程）（4-18）K——总传热系数（m2·K）2021/1/411总传热系数2.总传热系数KK是衡量换热器的重要指标当换热器的壁面为单层平壁时（4-19）（4-20）当换热器的壁面为单层圆筒壁时2021/1/412总传热系数以换热管外表面为基准时（4-21）即若间壁为多层平壁以及间壁两侧有污垢时（4-22）2021/1/413总传热系数当换热器的壁面为单层圆筒壁两侧有污垢时通常换热器的传热面积以外表面为基准，所以K2的下标2可省略2021/1/4143.传热过程的平均温度差（1）定态恒温差传热（2）定态变温差传热平均温度差Δ的计算（4-23）2021/1/4154.热负荷及热量衡算生产工艺对换热器换热能力的要求称为换热器的工艺热负荷ΦL热负荷及热量衡算（1）热负荷①流体在传热中只有相变的场合（4-25）——流体的质量流量，——流体的相变热，2021/1/416热负荷及热量衡算②流体在传热中仅有温度变化不发生相变的场合——流体的定压熱容，(·k)——流体传热前后的温度，k（2）热量衡算h表示热流体，c表示冷流体（4-27）（4-26）2021/1/417传热过程的计算2021/1/4189．在一列管换热器中，用水蒸气加热原油。管子规格为Φ25×2.5，管内原油的表面传热系数为1000W·2·1，管内污垢层的热阻系数,1=1.5×10-3m2·K·W-1；管外水蒸气加热原油，管外水蒸气冷凝的表面传热系数为10000W·2·1，管外污垢热阻及管壁的热阻可忽略不计，试求传热系数及各部分热阻占总热阻的百分数。解:基于管外表面的K2用下式计算2021/1/419管内污垢层热阻与总热阻之比管外水蒸气冷凝的热阻与总热阻之比管内原油热阻与总热阻之比2021/1/42011.在管长为1m的单程套管换热器中，用水冷却热油，两种流体并流换热，油的初温为150℃，终温为100℃；水的初温为15℃，终温为40℃.欲用加长换热器管子的方法，使油的出口温度降至80℃，试求此时的管长。假设在两种情况下，油和水的质量流量、进口温度、物性参数和传热系数均不变化，热损失可忽略；换热器除管长外，其余尺寸也不变化。解：根据热量衡算方程当管长为1m时2021/1/421油的出口温度降至80℃时水的出口温度为t2′1m时的平均温度差热负荷结合传热方程℃℃2021/1/422加长后的平均温度差：热负荷结合传热方程℃2021/1/42312．列管换热器的管束由若干长为3m，规格为Φ25×2.5的钢管组成。要求将质量流量为1.25·1的苯由80℃冷却到30℃，20℃的水在管内与苯逆流流动。已知水侧和苯侧的表面传热系数为850W·2·1和1700W·2·1，污垢热阻可忽略。若维持水的出口温度不超过50℃，试求所需的列管数。取苯的比定压热容为1900J·1·1，密度为880·3，管壁的热导率λ=45W·1·1。解：首先计算热负荷换热器的传热系数W·2·12021/1/424计算平均温度差根据传热速率方程计算所需传热面积所需列管数为n，则根℃2021/1/425℃14.在列管换热器中，用原油与重热油换热，原油的初温为20℃，质量流量为10000·1比定压热容为2.2·1·1。重油从180℃冷却到120℃，质量流量为14000·1，比定压热容为1.9·1·1，设在逆流和并流操作时的传热系数K均为200W·2·1，求逆流和并流操作的传热面积比。解：先求出原油的出口温度逆流时的平均温度差，此时℃2021/1/426并流时的平均温度差，此时逆流和并流操作时的传热面积比℃2021/1/42715.要求每小时冷凝500乙醇蒸气，并将冷结液冷却至30℃。乙醇的冷结温度为78.5℃，凝结热为880·1，液体乙醇的平均比定压热容为2.8·1·1。乙醇蒸气在该条件下的表面传热系数为3500W·2·1，乙醇液体的表面传热系数为700W·2·1。冷却水（逆流）的初始温度为15℃，排除温度为35℃，水的表面传热系数为1000W·2·1。管壁及污垢层的热阻可忽略。水的比定压热容为4.2·1·1。试计算热交换器应有的换热面积。（提示：计算时先求出冷却水用量，再将冷凝区和冷却区分开计算）解：乙醇冷凝放热量乙醇冷却放热量2021/1/428计算冷却水用量求℃20