模块二传热.ppt

五、传热计算案例 【习题】在一单壳程、四管程的列管换热器中，用冷水将1.25kg/s的某液体（比热容为1.9kJ/(kg?K)）从80℃冷却到50℃。水在管内流动，进、出口温度分别为20℃和40℃。换热器的管子规格为?25×2.5mm，若已知管内、外的对流传热系数分别为1.70 kW/(m2?K)和0.85kW/(m2?K)，试求换热器的传热面积。假设污垢热阻、壁面热阻及换热器的热损均可忽略。 解：换热器的传热量为： 平均温度差先按逆流计算，然后校正，即： 查图：φΔt＝0.91 Δtm=φΔtΔt?m＝0.91×34.8＝31.67K 依题意，传热系数的计算只需考虑两个对流热阻，即： 今日作业 P/计算题 2．液体沸腾过程的对流传热 C点：临界温差△tC，αmax。 工业控制泡核沸腾阶段。 （五）对流－辐射联合传热系数 　　对流－辐射联合系数?T可用如下经验式估算： （1）室内（tW＜150℃，自然对流） 　　对圆筒壁（D＜1m） ?T=9.42+0.052(tW-t) 　　对平壁（或D≥1m的圆筒壁） ?T=9.77+0.07(tW-t) 许多设备和管道的外壁温度较高度，热量以对流和辐射两种方式散失于周围环境中。 （2）室外 例3-10 有一室外蒸汽管道，敷上保温层后外径为0.4m，已知其外壁温度为33℃，周围空气的温度为25℃，平均风速为2m/S。试求每米管道的热损。 对于保温壁面，取?0＝11.63 W/(m2?K)； 对于保冷壁面，取?T＝7～8W/(m2?K)；u为风速，m/s。 解： （六）提高对流传热系数的措施 1．无相变时的对流传热 有效方法：增大流速、减小管径及改变流体的流动方向 目前在列管换热器中提高?采取的如下具体措施： 　　①管程，多程结构，流速成倍增加，流动方向改变， ?大大提高，但程数增加，流动阻力增大，故需全面权衡。 ②壳程，工程上广泛采用折流挡板，既局部提高流体在壳程内的流速，且迫使流体多次改变流向。 2．有相变时的对流传热 冷凝传热： 及时排除不凝性气， 在管壁上开一些纵向沟槽或装金属网，以阻止液膜形成。 沸腾传热： 设法使表面粗糙化， 在液体中加入如乙醇、丙酮等添加剂 今日作业 P112/思考题16、18 传热系数de获取 一、传热系数的获取方法 （一）取经验值 热流体 冷流体 传热系数K/W/(m2?K) 水 水 850～1700 轻油 水 340～910 重油 水 60～280 气体 水 17～280 水蒸汽冷凝 水 1420～4250 水蒸汽冷凝 气体 30～300 水蒸汽冷凝 水沸腾 2000～4250 水蒸汽冷凝 轻油沸腾 455～1020 水蒸汽冷凝 重油沸腾 140～425 （二）现场测定 　　实验室用蒸汽在一套管换热器中加热空气，空气走管程。测出蒸汽的压力Ｐ，即得其温度Ｔ；测出空气的流量Ｗ及进、出口温度t1、 t2 【例 】在一套管换热器中，苯在管内流动，流量为3000kg/h，进、出口温度分别为80℃和30℃，在平均温度下，苯的比热容可取1.9kJ/(kg?K)。水在环隙中流动，进、出口温度分别为15℃和30℃。逆流操作，换热器的传热面积为2m2，热损可以忽略不计。试求换热器的传热系数。 解：换热器的传热量： Q=WhCPh(T1－T2)=(3000/3600)×1.9×(80－30)＝21.93kW 平均温度差： （三）公式计算 　　　热、冷流体通过间壁的传热是一个“对流-传导-对流”的串联过程。(假设热流体走管程，冷流体走壳程) 　　 （1）热流体对壁面的对流传热 （2）壁面内的导热 (3)壁面对冷流体的对流传热 则总过程： 　　　具体计算时，等式左边的传热面积S可选传热面（管壁面）的外表面积So或内表面积Si或平均表面积Sm，但传热系数K必须与所选传热面积相对应。 Ki、Ko、Km——基于Si、So、Sm的传热系数，W/(m2?K)。 　　但工程上，大多以外表面积为基准，手册中所列K值都是基于外表面积的传热系数，换热器标准系列中的传热面积也是指外表面积。 污垢热阻的影响 污垢热阻： 换热器在使用过程中，传热壁面常有污垢形成，对传热产生的附加热阻。通常，污垢热阻比传热壁面的热阻大得多。 影响污垢热阻的因素： 主要有流体的性质、传热壁面的材