化工单元操作任务三.ppt

五. 热负荷的确定 1.热负荷与传热速率 （1）热负荷：换热器单位时间内冷热流体所交换的热量。 传热速率：单位时间内通过传热面传递的热量。 （2）热负荷与传热速率的区别： 热负荷是生产上要求换热器单位时间传递的热量，是换热器的生产任务。传热速率是换热器单位时间能够传递的热量，是换热器的生产能力，主要由换热器自身的性能决定。为保证换热器完成传热任务，应使换热器的传热速率大于至少等于其热负荷。 2.无相变时热负荷的确定 Q=ms1cp1(T1-T2)=ms2cp2(t2-t1) 3.有相变时热负荷的确定 例如饱和蒸汽冷凝，而冷流体无相变化，则 Q=ms1[r+cp1(Ts-T2)]= ms2 cp2(t2-t1) Q=ms1r= ms2 cp2(t2-t1) 六.传热推动力的计算—平均温度差 1.流体流向的选择：逆流、并流；错流、折流。 2.传热 恒温传热 变温传热 一侧恒温，一侧变温传热 两侧变温传热 恒温传热过程的平均传热温度差的计算 当两流体在换热过程中均发生相变时，热流体温度T和冷流体温度t都始终保持不变，称为恒温传热。 换热器的传热推动力可取任一传热截面上的温度差，即Δtm=T－t。 T t 变温传热过程的平均传热温度差的计算 大多数情况下，间壁一侧或两侧的流体温度沿换热器管长而变化，称为变温传热。变温传热时，各传热截面的传热温度差各不相同。由于两流体的流向不同，对平均温度差的影响也不相同，故需分别讨论。 （1）一侧有温度变化 各传热截面的传热温度差不同，传热温度差大小与流向无关。 （2）两侧流体均有温度变化 冷、热流体的温度均沿着传热面发生变化，其传热温度差也是变化的，并且平均温度差的大小与两流体间的相对流动方向有关。 变温传热过程的平均传热温度差的计算 Δt1/Δt2≤2时，工程计算中，可取 两侧变温错流和折流时Δtm 先按逆流计算对数平均温度差Δtm逆，再乘以一个校正系数，即 Δtm＝Δtm逆 式中 ——温度差校正系数，其大小与流体的温度变化有关，一般不宜小于 0.8。 可表示为两参数P和R的函数： ＝f（P，R），根据P和R两参数由图查取 折流过程的 算图 错流过程的 算图 * 任务三 列管换热器的初步选型 任务3-1 载热体输送管道的保温 任务3-2 了解列管换热器的选择设计步骤 任务3-3 列管换热器型号的初选 布置任务 案例：某工厂需要将50m3/h液体苯从80℃冷却到35℃，拟用冷却水冷却，当地冬季水温为5℃，夏季水温为30℃。要求通过管程与壳程的压力降不大于10kPa,试对其换热器进行型号的初选。 根据任务一中确定的某一产品的工艺流程，选择某一换热器进行选型（最好是列管换热器）。并对此换热器换热系统中的载热体输送管道进行保温，选择保温材料并确定保温层的厚度。 序号 考核内容 评分标准 权重 90-100 80-89 70-79 60-69 《59 单项成绩 1 态度 5% 出勤；积极组织并参与 出勤；积极参与 出勤；参与 请假； 参与 旷课；基本不参与 2 任务单质量 25% 准确；条理清晰；版面清楚 基本准确；版面清楚 基本准确； 准确率低；版面清楚 准确率低；版面不清楚 3 分析问题 的能力 10% 准确；思路清晰 准确 基本准确； 分析到基本内容 分析错误 4 化工资料、手册的查阅能力 10% 能迅速准确查到所需资料与数据 能准确查到所需资料与数据 基本能查到所需资料与数据 能查阅简单资料 不能查资料 5 换热器的参数确定及计算能力 20% 6 换热器的选型能力 20% 7 团队合作意识，遵守纪律 10% 能渗透到学习、训练环节 能较好地在学习、训练环节中体现 基本能体现在学习、训练环节 团队合作意识薄弱 无团队合作精神 合计总分 任务三、四完成情况考核评分表 项目号__________ 班组号_______ 姓名___________ 理论知识准备 一. 热传导——傅里叶定律和热导率 二.保温材料及其性能 三. 傅里叶定律的应用 四.传热基本方程式 五.热负荷的确定 六.传热推动力的计算——平均温度差 七.对流传热 八.总传热系数K的计算 九. 传热面积的确定 一. 傅立叶定律和热导率 1、傅立叶定律 在一个质量均匀，化学性质 稳定的固体平壁内，如图所 示，当壁面两侧的温度为 t1t2时，热量将以热传导 的方式从高温壁向低温壁传 递。实验证明，在稳定导热 时，单位时间内通过壁面的 传热量（称为导热速率）与 温度梯度以及垂直于热流方 向的等温面面积