.4传热计算.ppt

3.4.1 间壁式换热器的传热过程 3.4.2 热量衡算和传热速率方程间的关系 3.4.3 热量衡算（Q） 3.4.4 传热平均温度差( △tm ) 3.4.5 流体流动方向的选择 3.4.6 总传热系数 3.4.7 传热面积（A） 3.4.8 壁温的计算 3.4.9 换热器的传热计算 （1）由传热基本方程式Q =KAΔtm可计算出传热面积 注意：因计算热负荷时未考虑热损失，所以应将 上式计算出的传热面积再增加10%-20%，作为设计或 选用换热器的依据。 （2）由换热器的几何尺寸直接计算，A=πdln 注意：①管径的选择，通常以管子的外径为准。 ②与流通截面积的区别。 根据经济核算的观点，确定最优出口温度t2opt。可 按同样原则选择加热介质出口温度T2。 （b）为求得传热系数k，须计算两侧的给热系数α， 故设计者必须决定： ①冷、热流体各走管内还是管外 ②选择适当的流速 可计算传热系数K，进而计算所需传热面积的大小 可计算通过传热面的阻力损失，要根据经济核算 的观点来考虑。 ③选定适当的污垢热阻 例1、有一逆流操作的换热器，热流体为空气， α1=100W/m2·℃，冷流体为水，α2=2000W/m2·℃，已 测得冷、热流体的进出口温度为t1=20℃，t2=85℃， T1=100℃，T2=70℃，管壁热阻和污垢热阻可以忽略。 按平壁来计算。流体为管内强制湍流流动。问当水流 量增加一倍时，试求： （1）水和空气的出口温度变为多少？ （2）新工况下的热流量比原热流量增加多少？ 思考题： （1）有一管式换热器，管程走液体，壳程走蒸汽，由 于液体入口温度下降，在液体流量不变的情况下，仍 要达到原来的出口温度，可采取什么措施？ （2）在蒸汽管路中通入一定流量和压力的饱和蒸汽， ①在夏季和冬季，管路的内壁和外壁温度有何变化？ ②若将管路保温，保温前、后管路的内壁和最外侧壁 面温度有何变化？ （6） 污垢热阻 换热器使用一段时间后，传热表面有污垢产生，根据经验直接估计污垢热阻值，计入总热阻中，书中P168表3-7列出了常见污垢热阻的大致范围。 式中：Rs1、Rs2——传热面两侧的污垢热阻， m2·K/W。 P158-177 3.4.7 传热面积（A） P158-177 3.4.8 壁温的计算 稳态传热 （1）?大，即b/?Am小，热阻小，tW=TW P158-177 TW 接近于T，即? 大热阻小侧流体的温度。 问:当tw≠Tw时存在吗? （3）两侧有污垢 （2）当tw=Tw，得 P158-177 3.4.9 换热器的传热计算 3.4.9.1 换热器的设计型计算 （1）设计任务 将一定流量qm1的热流体自给定温度T1冷却至指定温度T2，可供使用的冷却介质流量qm2和进口温度t1。 （2）计算目的 确定经济上合理的传热面积A 及换热器其它有关尺寸？ P158-177 （3）计算方法 ①由传热任务计算换热器的热负荷 ②作出适当的选择并计算传热平均推动力Δtm ； ③计算冷、热流体与管壁的对流传热系数及总传热 系数K ； ④由传热基本方程 ，计算传热面积 P158-177 （4）参数的选择 （a）为计算传热平均温度差Δtm，设计者必须： ①选择流体的流向，即决定采用逆流、并流及其他复 杂流动方式。 ②选择冷却介质的出口温度 冷却介质出口温度t2越高，其用量qm2可以越少，回 收的能量Q 也越高，同时输送流体的动力消耗即操作 费用也减小。 t2越高，Δtm越小，传递同样的热流量所需的加热 面积A也越大，设备投资费用必然增加。 P158-177 P158-177 3.4.9.2 换热器的操作型命题 比如：判断一个现有换热器对指定的生产任务是否适用，或预测某些参数的变化对换热器传热能力的影响。常见的操作型命题如下： （1）第一类命题 给定条件：换热器的传热面积A以及有关尺寸， 冷热流体的物理性质（cp1，cp2）;冷热流体的流量（qm1，qm2）;进口温度（t1，T1）以及流体流动方式。 计算目的： 冷热流体的出口温度（t2，T2） P158-177 计算方法： 对于并流操作： （1） （2）