化工第四章：传热.ppt

* * 【例4-1】一套管换热器的内管为φ25×2.5mm的钢管，钢的导热系数为45 W/(m·K)，该换热器在使用一段时间以后，在换热管的内外表面上分别生成了1mm和0.5mm厚的污垢，垢层的导热系数分别为1.0 W/(m·K)和0.5 W/(m·K)，已知两垢层与流体接触一侧的温度分别为160℃和120℃，试求此换热器单位管长的传热量。 解：换热器的热流密度 W/m 代入数据得 【例4-2】工业炉的炉壁，由下列三层组成： 耐火砖 =1.4W/(m·K), b1=225mm 保温砖 =0.15W/(m·K), b2=115mm 保温砖 =0.8W/(m·K), b3=225mm 今测得其内壁温度为930℃，外壁温度为55℃，求单位 面积的热损失。 解：由串联热阻的概念 W/m2 【例4-3】在套管换热器中用20℃的冷却水将某溶液从100℃冷却至60℃，溶液流量为1500kg/h，溶液比热为3.5kJ/(kg·℃)，已测得水出口温度为40℃，试分别计算并流与逆流操作时的对数平均温差。若已知并流和逆流时总传热系数K=1000W/(m2·℃)，求并流操作和逆流操作所需的传热面积。 平均温差是换热器两端温差的对数平均值，称对数平均温差。并流逆流平均温差计算式相同，两端温差的计算方法不同。 解：逆流和并流的平均温差分别是： 传热负荷为： 逆流操作和并流操作时换热器的面积分别是： 【例4-4】套管换热器外管内径60mm，内管规格φ38×4.0mm，用水将为2500kg/h的某液体有机物从100℃冷却至40℃，水走管内，有机物走环隙，逆流流动，操作温度下，有机物密度860kg/m3, 粘度2.8×10-3N.s/m2，比热2.26kJ/(kg.℃)，导热系数0.452W/(m.℃), 水的进、出口温度分别为15℃和45℃，热损失忽略不计。试求：(1)水对管内壁的给热系数；(2)有机溶液对管外壁的给热系数；(3)若将水流量增加20%，其他条件不变，重求水对管内壁的给热系数。 解：⑴ 水的定性温度： ℃，查得 ρ2=995.7kg/m3, μ2=0.0008N·s/m2, =0.618W/(m·K) Cp2=4.174kJ/(kg·K) 根据热量衡算式求得水流量 kg/s 管内流速： m/s 水侧给热系数： W/(m2·K） ⑵ 套管环隙当量直径de=d2-d1=0.060-0.04=0.02mm, 环隙流速 m/s (过渡流) 根据过渡流给热系数的计算方法，有 故得溶液侧给热系数： 　 ⑶ 水流量增加后的给热系数 　 例4-6：某空气加热器，蒸汽在管间冷凝，以加热管内流动的 空气，已知空气侧传热系数50W/m2·K ，蒸汽冷凝传热系数 5000W/m2·K，为强化传热，现 （1）将蒸汽给热系数提高1倍，求总传热系数； （2）将空气给热系数提高1倍，求总传热系数。 解： 计算表明： 提高大给热系数， 总传热系数基本 不变； 提高小给热系数 1倍，总传热系数 提高近1倍。 【例4-7】在双管程列管式换热器中用0.3MPa (表压)的饱和蒸汽将流量为2000kg/h的某溶液从20℃加热至80℃，溶液走管程，蒸汽走壳程，冷凝水于饱和温度下排出，换热器内装有46根25×2.5mm的管子，已知溶液的比热CP=2.8kJ/(kg·K)，密度850kg/m3，总传热系数K=