化工原理 第五章-4.ppt

1、1/25,第五章 传热过程计算与换热器,传热计算小结和习题,2/25,一、概念 传热的三个环节、传热速率、总传热系数、平均温差、 传热效率、传热单元数、传热的设计型和操作型问题等。,二、设备 列管式换热器的结构、多壳程多管程列管式换热器、 热补偿方法、流程选择原则、强化传热措施等。,三、计算方法 对数平均温差法（LMTD）、 传热效率传热单元数法（NTU）。,本 章 小 结,3/25,三、计算公式,1. 对数平均温差法：,本 章 小 结,4/25,2. 传热效率传热单元数法：,本 章 小 结,5/25, 传热操作型问题分析方法：,一般统一表示为：,如右图所示： NTU一定，CR CR一定，NT

2、U ,定性分析与定量计算,6/25, 定性分析方法：, 根据操作条件的变化分析 NTU、CR 的变化趋势 利用右图定出 的变化趋势 根据 的变化确定T2（t2）的变化 根据热量衡算式确定Q、t2（T2）的变化 对于NTU法较难确定结果的情况， 需联合平均推动力法, 对于ms1cp1与ms2cp2不能确定谁大谁小的情况：,定性分析与定量计算,7/25,分析时可从i NTUi 入手, 对于热流体侧是蒸汽冷凝的情况：,分析时可认为CR1=，CR2=0,定性分析与定量计算,8/25,定性分析与定量计算,例1：冷热流体在套管中进行无相变逆流传热，内外流体呈湍流流动，问： （1）t1、ms1、ms2不变，

3、T1增大时， Q、T2、t2怎样变化？ （2） T1 、t1、ms2不变，ms1增大时， Q、T2、t2怎样变化？,分析: （1）因为ms1、ms2不变，虽然T1增大， 但1、2基本不变，K不变。,9/25,定性分析与定量计算,10/25,定性分析与定量计算,例2：一套管换热器用饱和水蒸汽加热某液体。 （1）保持t1、ms2不变，当饱和蒸汽的压力增大时， Q、t2怎样变化？ （2） 保持t1和蒸汽压力不变，ms2增大时， Q、t2怎样变化？,11/25,定性分析与定量计算,12/25,定性分析与定量计算,例3：在一套管换热器中，冷热流体逆流流动，已知，冷热流体侧的对流传热系数分别为2000和1

4、000 W/m2K，冷流体进出口温度为20 C和80 C ，热流体进出口温度为150 C和100 C。若保持冷流体流量不变，热流体的流量变为原来的2倍，两流体进口温度不变，两流体均处于湍流区，问： （1）冷热流体出口温度变为多少？,13/25,定性分析与定量计算,14/25,定性分析与定量计算,15/25,例4 在套管式油冷却器里，热油在252.5mm的金属管内流动，冷却水在套管环隙内流动，油和水的质量流量皆为216kg/h，油的进、出口温度分别为150和80，水的进口温度为20。油侧对流传热系数为1.5kW/m2K，水侧的对流传热系数为3.5kW/m2K ，油的比热为2.0kJ/kgK ，试

5、分别计算逆流和并流操作所需要的管长。忽略污垢热阻及管壁导热热阻。,定性分析与定量计算,16/25,逆流时：,(以外表面为基准),水,t,2,a,1,=3.5kW/m,2,K,c,p,=4.187,kJ/kgK,216kg/h,油,216kg/h,T,2,=80,T,1,=150,c,p,=2.0,kJ/kgK,，,t,1,=2,0,a,2,=1.5,kW/m,2,K,17/25,并流时： Q、t2、K与逆流时相同,(以外表面为基准),18/25,结论：在相同条件下，,定性分析与定量计算,19/25,例5 有一台现成的卧式列管冷却器，想把它改作氨冷凝器，让氨蒸汽走管间，其质量流量950kg/h，冷凝温度为40，冷凝传热系数1=7000W/m2K。冷却水走管内，其进、出口温度分别为32和36，污垢及管壁热阻取为0.0009 m2K/W（以外表面计）。假设管内外流动可近似视为逆流。试校核该换热器传热面积是否够用。 列管式换热器基本尺寸如下： 换热管规格 252.5mm 管长 l=4m 管程数 m=4 总管数 N=272根 外壳直径 D=700mm 附：氨冷凝潜热 r=1099kJ/kg 34下水的物性：,定性分析与定量计算,20/25,污垢及管壁热阻为0.0009 m2K/W（以外表面计）,21/25,1=7000kW/m2K,污