【2017年整理】化工原理第四章(两流体间传热过程的计算).ppt

第四节 两流体间传热过 程的计算 一、总传热方程式 二、热量衡算 三、平均温度差的确定 四、总传热系数的确定 五、传热面积的确定 六、污垢热阻 七、流向的选择;什么是热交换;Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.;热交换计算的内容;固定管板式换热器型式与基本参数（JB/T 4715-92）;（2）操作型计算 ;一、热交换的基本计算式;【衡算前提】 （1）换热器绝热良好； （2）热损失可忽略。 【衡算系统】热交换器； 【衡算基准】单位时间； 【衡算式】热流体放出的热量等于冷流体得到的热量。即： ;二、Q值的确定——计算热负荷;（1）两个概念 【显热】当物质与外界交换热量时，物质不发生相变化而只有温度变化，这种热量称为显热。 【潜热】饱和蒸气的焓与同温度下的液体的焓的差值称为潜热（相变热）。 （2）无相变化时热负荷的计算 当流体与外界交换热量过程中不发生相变化时，其热负荷用比热法和热焓法计算。; 若换热器中的两流体只存在显热的交换，且比热不随温度而变或可取平均温度下的比热时 ，则：;对于热流体：;②热焓法;对于热流体：;（3）只有相变化时热负荷的计算;20℃（l）;3、热负荷与传热速率的区别;三、平均传热温差（ ?tm ）的计算 ;（1）流体的流动型式 冷、热流体的相互流动方向有不同的流动型式，传热平均温差?tm的计算方法因流动型式而异。 （2）温度的变化情况 冷、热流体在沿传热面流动时的温度变化情况不同，传热平均温差?tm的计算方法因而不同。;3、恒温差传热 ;湍流主体;T;4、变温差传热 ;（1）单侧变温 ;（2）双侧变温 ;变温差传热过程的温差变化特点;5、变温差传热过程传热温度差的计算依据;（1）尽管在整个换热器中，传热推动力(T－t)是一个变化的值， 但存在一个中值?tm 。用来表征换热器传热推动力(T－t)的大小 （ ?tm的物理意义）； （2）?tm 表示的是平均值，称为平均温度差； （3）变温差传热过程的平均温度差?tm与换热器内冷热流体流动方向有关，不同的流动型式其平均温度差不同。;①并流 参与换热的两种流体沿传热面平行而同???的流动。 ②逆流 参与换热的两种流体沿传热面平行而反向的流体。 ③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） ④错流 两种流体的流向垂直交叉。 ;并 流;逆 流;折流换热器;喷淋蛇管（错流）式换热器;——对数平均温度差;【几点说明】;④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：; 3 ;8、错流和折流的平均温度差 ;【温差校正系数ψ的获取方法之——图算法】;ψ;ψ;双壳程双管程列管式换热器;双壳程四管程列管式换热器;隔板;ψ;ψ;当 ;当 ;①平均温差校正系数ψ 1，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。 ;【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： （1）逆流操作和并流操作条件下的传热温度差； （2）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） ;【解】逆流操作时：300???190 160???15;并流操作时： 300 ???190 15 ???160 ;若要求传热速率相等，即： Q并＝Q逆;【问题】怎样连接冷凝水，为什么？;四、总传热系数的确定;1、总传热系数的计算公式;（2）总传热系数的基本计算式;①当传热面为平壁时，dA=dA1=dA2=dAm，则： ;③当传热面为圆筒壁时，若d2/d1＞2，如以外表面积为基准（即以圆筒壁的外表面作为换热器的面积，在换热器系列化标准中常如此规定），则： ;④当传热面为圆筒壁时，若d2/d1＞2，如以内表面积为基准，则： ;2、总传热系数的实验测定 ;总传热系数的测定实验装置;3、使用经验数据;五、传热面积A的确定;【特点】沿着传热方向其表面积是变化的。 【确定方法】 （1）外表面积（A2）； （2）内表面积（A1） ； （3）平均面积（Am） 。;六、污垢热阻 ;Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .N