03第三章传热过程全解.ppt

第三章 传热过程 第一节 传热过程基本方程 第二节 热电偶 第三节 间壁式换热器 第三章 小结 第三章 传热过程 化工生产过程中，热量的传递最普遍，以加热、冷却、气化、冷凝等为目的，通过热交换器完成的过程为传热过程。传热通过传导、对流、辐射三种方式进行。 热交换器（换热器）内两流体的传热方式有：直接混合式传热，间壁式传热及蓄热式三大类。主要介绍间壁式换热器分为：夹套式、套管式、列管式、蛇管式。 间壁式换热器两侧流体的温度参数分为三种情况： （1）两侧流体都能充分混合时，即两侧流体温度均一，故作集总参数变量。（两侧均有相变） （2）一侧流体充分混合，而另一侧没有轴向混合时，前者按集中变量，后者流体温度是距离和时间函数作为分布变量。（一侧有相变，一侧无相变） （3）两侧流体都没有轴向混合时，流体温度为距离和时间函数，都为分布变量。（两侧均无相变） 第一节 传热过程基本方程 间壁式传热过程是热量穿过固体壁从热流体传递给冷流体。 热量衡算式与传热速率方程式是传热设备静态特性 基本方程式 1.热量衡算式 在间壁式传热过程中，被加热或冷却的工艺介质获得或放出的热量是 第二节 热电偶 第二节 热电偶 第二节 热电偶 第二节 热电偶 第三章 小结 本章重点： 换热器分类 热电偶数学模型 有充分混合的间壁式换热器模型 * * 蛇管式换热器 第一节 传热过程基本方程 2.传热速率方程 第一节 传热过程基本方程 第一节 传热过程基本方程 A、恒温传热：任何时间内两种流体的温度都不发生变化 B、变温传热：稳定变温 不稳定变温 实际生产过程中 一般是变温过程 T—热流体温度 t—冷流体温度 热交换的两端的温差 平均温差要用进出口温度差和对数平均值计算 第一节 传热过程基本方程 换热器内流体流动方向及温度分布情况 最广泛测温元件之一，为保护，常加保护套管 —外部薄膜引起的热阻 —套管热容 —测温元件的热容 —套管与测温原件间热阻 —热电偶温度 —套管温度 —套外被测流体温度 假设(1)传热沿径向发生，无轴向热传导； (2)管内与原件间热传导忽略不计 根据传热速率方程式和热量平衡方程式得 拉式变换 讨论：（1）流体与护套传热量好 （2）保护套为传热良好材料 （3）护套与热电偶间浸油（铝箔） （4）热电偶与保护套接触 以上可近似一阶模型。 将流体1加热，流体1、2均充分混合集总参数。设忽略热 损失，物料比热不变，流体出口温度与槽内温度相同 第三节 间壁式换热器 （一）两侧流体均充分混合 根据热量守恒定律 热量积累=带入热量—带走热量+传入热量 对于冷流体1： 对于热流体2： 是时间的函数时，作(3.3.9)(3.3.10)的拉氏变换可得： 第三节 间壁式换热器 将以上两式整理得 第三节 间壁式换热器 根据传热速率方程及热平衡式可得： 整理得 第三节 间壁式换热器 传热量q 流体2放热量 流体1吸热量 可求得换热器方块图 通过上图可求取各有关通道特性 第三节 间壁式换热器 （二）两侧流体都无轴向混合 流体温度从进口至出口每点温度都不相同，因此流体温度T是距离x和时间t的函数。也就是两侧流体温度是分布参数。 假设：（1）两流体均作柱塞状流动与x无关； （2）同一截面上各点温度相同； （3）传热系数U和比热 为常数； （4）管壁各点温度相同，仅是时间t的函数。 第三节 间壁式换热器 先取一个微元dx来分析，根据热量平衡原理可获得如下各式，即 流体蓄热量的变化率=流体单位时间带入热量—流体单位时间带走热量+对流给热 —给热系数 —单位长度传热面积 —流体温度 —内管壁温度 c—流体平均比热 G—流体重量流量 M—单位长度流体质量 第三节 间壁式换热器 1、忽略管子的间壁热容 流体1： 整理得： ① 第三节 间壁式换热器 化简得： 设： 第三节 间壁式换热器 同理流体2： 化简得： 设： 整理得：