第四讲 传热3-传热计算.ppt

对圆筒壁传热面 （1）以内表面为基准，即取上式中dS=dSi，则 几点讨论： 1)当传热面为平面薄管壁时，dS=dSi=dS0=dSm，则： 4.4.5 传热计算 基本思路：热量衡算方程和传热速率方程联解。 一）设计型计算 二）操作型计算 第一类命题：某一操作条件变化对换热结果的影响。 例如：流体流量变化，冷、热流体进口温度变化等。 对比法求解 例4-11（P156） （二）操作型计算 第二类命题（不要求掌握） 规定换热结果，计算需要的换热条件。 例如：规定换热结果，计算需要的冷流体的流量和出口温度。 试差方法：先用算术平均代替对数平均求初值。 管外对流： 4.4.4 总传热系数的计算 管壁热传导： 对于稳定传热： 管内对流： K—总传热系数，W/（m2·K） 4.4.4 总传热系数的计算 4.4.4 总传热系数的计算 （2）以外表面为基准　dS=dS0 （在换热器系列化标准中常如此规定） （3）以管壁平均表面为基准 4.4.4 总传热系数的计算 （二）污垢热阻 Rsi、Rso——传热面内、外两侧的污垢热阻，m2·K/W。 取经验值, 可查阅有关手册 为消除污垢热阻的影响，应定期清洗换热器。 注意：单位 4.4.4 总传热系数的计算 4.4.4 总传热系数的计算 2）对于薄管壁,且管壁和污垢热阻可以忽略的情况下: K取决于对流传热系数中小的一个！ 4.4.4 总传热系数的计算 获取K的途径： ⑴ 查取K的经验数值，但应选用工艺条件接近、传热设备类似的较为成熟的经验K值作为设计依据(Ｐ147　表4-10） (2)试验测定 4.4.4 总传热系数的计算 例：教材P147例4-7。 作业P177 4-7、4-8。 思考题：有相变时有什么差别？ 热量衡算方程不同? 以无相变传热为例 4.4.5 传热计算 以热流体冷却为例 1、 命题方式：设计任务：Wh，T1，T2 设计条件：冷却介质，进口温度t1 目的：S或n，l 2、 计算方法 求：Δtm（选择t2）、αi或αo → S 例题4-9、4-10 (教材P154) 4.4.5 传热计算 特点：换热器一定，即传热面积一定 4.4.5 传热计算 讨论： 1)一般金属壁的?大，δ/（?Sm）小，tw=Tw 三）壁温计算 4.4.5 传热计算 * * * 第四节 传热计算 传热平均温度差的计算 换热器的热量衡算 总传热速率方程 总传热系数的计算 传热计算 4.4.1 换热器的热量衡算 间壁换热器的换热 对流传热（间壁两侧流体） 导热（固体间壁、层流内层 4.4.1 换热器的热量衡算 （一）无相变（显热） 例：P143 例4-5 1.饱和蒸汽冷凝 qmh、qmc－热、冷流体的质量流量，kg/s； rh－热流体饱和蒸气的比汽化焓（汽化潜热，相变热）J/kg。 cpc－冷流体的平均质量定压热容（平均比热容），J/（kg.℃）。 4.4.1 换热器的热量衡算 （二）有相变化（潜热） 热流体为饱和蒸气，被冷凝，而冷流体无相变化： 4.4.1 换热器的热量衡算 若冷凝液出口温度Ｔ2饱和温度Ｔs时，有： （２）饱和液体沸腾 热流体无相变化，冷流体被加热沸腾，有相变化： 例：Ｐ144　例4-6。 Ｈh1、Ｈh2－热流体进、出换热器的焓，J/kg； Ｈc1、Ｈc2－冷流体进、出换热器的焓，J/kg。 4.4.1 换热器的热量衡算 （三）焓差法　 载热体有相变，也有温度变化，则可用： 　　传热速率Q是换热器本身在一定操作条件下的换热能力 ,是换热器本身的特性，二者是不相同的。 4.4.2 总传热速率方程 　　换热器的热负荷Q＇是由生产工艺条件决定的,是对换热器换热能力的要求。 　　换热器的传热速率Ｑ值必须 ≥ 热负荷Ｑ＇ ！ 4.4.2 总传热速率方程 式中：Δtm：流体的平均温度差，℃； K：比例系数（传热系数），W/(m2.℃)。与间壁两侧液体的对流传热系数有关。实际是整个传热过程的平均值； S：换热器的传热面积，m2。 4.4.2 总传热速率方程 说明： (1)管径有内径di、外径do和平均直径dm=0.5(di+do); (2)传热面积有管内表面积Si、管外表面积So和平均表面积Sm。 4.4.3 传热平均温度差Δtm的计算 （一）恒温传热 温差表示与流向无关！ （二）变温传热 饱和液体沸腾 饱和蒸汽冷凝 4.4.3 传热平均温度差Δtm的计算 1．一侧变温传热 逆流 并流 2.双侧变温 4.4.3 传热平均温度差Δtm的计算 （三）平均温度差Δtm 逆流 并流 4.4.3 传热平均温度差Δtm的计算 讨论：