化工原理第四章(两流体间传热过程的计算).ppt

2、总传热系数的实验测定*030201【方法】对于已有的换热器，可以通过测定有关数据，如设备的尺寸、流体的流量和温度等，然后由传热基本方程式计算K值。【说明】（1）得到的总传热系数K值最为可靠；使用范围受到限制，只能用于与所测情况相一致的场合（包括设备类型、尺寸、物料性质、流动状况等）才准确。6、热交换器内的流动型式*并流参与换热的两种流体沿传热面平行而同向的流动。1逆流参与换热的两种流体沿传热面平行而反向的流体。2折流一流体只沿一个方向流动，另一流体反复来回折流；或者两流体都反复折回。（既存在并流，又存在逆流）3错流两种流体的流向垂直交叉。4【特点】平行而同向。*并流【特点】方向相反且平行。逆流折流换热器【特点】既存在并流，又存在逆流。【特点】两种流体的流向垂直交叉。*喷淋蛇管（错流）式换热器7、并、逆流操作的平均温度差*——对数平均温度差在如下假定条件下（稳定传热过程）：①稳定操作，qm1，qm2为定值；②Cp1、Cp2及K沿传热面为定值，或取平均值；③换热器保温良好，无热损失。由总传热方程式及热量衡算式可推得：【几点说明】*①计算式只适用于并、逆流操作，但不适用于折流和错流操作过程；②?t1、?t2——设备同一端热、冷流体的温度差；t1t2t2t1T1T2当?t1/?t22，则可用算术平均值代替（误差4%，在工程允许误差范围之内）。即：习惯上将较大温差记为?t1，较小温差记为?t2，避免在计算中带入负号；013005～1.001工程计算允许误差为＜5％1.502101.303041.132【基本方法】8、错流和折流的平均温度差*先按逆流计算对数平均温差?tm逆；求平均温差校正系数ψ；求取平均传热温差：【温差校正系数ψ的获取方法之——图算法】【方法】根据R与P的数值，从各种算图中查得温差校正系数ψ。【基本原理】由Underwood和Bowan提出。——温度效率——温度相关因数ψψψψ双壳程双管程列管式换热器*隔板隔板双壳程四管程列管式换热器*隔板ψψψψ当式中ψ——对数平均温差校正系数；P——温度效率；R——温度相关因数；Ns——壳程数。【温差校正系数ψ的获取方法之——经验公式】当【两点说明】*平均温差校正系数ψ1，这是由于在列管换热器内增设了折流挡板及采用多管程，使得换热的冷、热流体在换热器内呈折流或错流，导致实际平均传热温差恒低于纯逆流时的平均传热温差。ψ用来表示某种流动型式在给定工况下接近逆流的程度，综合利弊，最好使ψ0.9，绝不能使ψ0.8，否则另外选其他流型。【例】用300℃的高温气体产物加热冷原料气，工艺要求原料气由15℃加热至160℃，产物气换热后不低于190℃。试比较：01逆流操作和并流操作条件下的传热温度差；02若要并流与逆流操作的传热速率相等，求传热面积比。（假设传热系数相同）03【解】逆流操作时：300???190160???15则：Δt1=175Δt2=140∴由于若用算术平均值，则：误差：可见误差很小。并流操作时：300???190???160则Δt1=285Δt2=30∴若仍用算数平均值：此时的误差为：可见误差极大若要求传热速率相等，即：Q并＝Q逆由于K并＝K逆根据Q=KAΔtm则即【结果说明】并流操作时所需要的传热面积是逆流操作时的1.4倍，故采用逆流操作可以减少传热面积，节省设备量，有利于传热操作。冷凝水出口冷凝水进口【问题】怎样连接冷凝水，为什么？四、总传热系数的确定*【作用】总传热系数K（简称传热系数）是评价换热器性能的一个重要参数，也是对换热器进行传热计算的依据。【确定方法】总传热系数K的确定方法有三种：使用公式计算（用于操作型计算）；通过实验测定（用于操作型计算）；使用经验数据（用于设计型计算）。1、总传热系数的计算公式*传热过程分析A201【结论】总传热系数与传热分系数有关。α102A1λ03Amα2（2）总传热系数的基本计算式*——总传热系数的基本计算式基本计算式推导的依据：①傅立叶定律；②牛顿冷却定律；③总传热方程式。对于微元传热面积为dA的换热器：（3）各种情况下总传热系数的计算式*当传热面为平壁时，dA=dA1=dA2=dAm，则：对于薄层圆筒壁，若d2/d1＜2，