两流体间传热过程的计算.ppt

* 四、总传热系数 1、总传热系数K的来源 生产实际的经验数据 （ 2）实验测定 （3）分析计算 2、传热系数K的计算 流体通过管壁的传热包括： 1) 热流体在流动过程中把热量 传递给管壁的对流传热 * 2) 通过管壁的热传导 3) 管壁与流动中的冷流体的对流传热 间壁换热器总传热速率为： * 利用串联热阻叠加原则： （1）若以外表面为基准 * ——基于外表面积总传热系数计算公式 同理： * 3、污垢热阻 在计算传热系数K值时，污垢热阻一般不可忽视，污垢热阻的大小与流体的性质、流速、温度、设备结构以及运行时间等因素有关。 若管壁内外侧表面上的污垢热阻分别用Rd1和Rd2表示，根据串联热阻叠加原则， * 当传热壁为平壁或薄壁管时， 则总传热系数简化为 * 当管壁热阻和污垢热阻均可忽略时， 若 则 总热阻是由热阻大的那一侧的对流传热所控制。 提高K值，关键在于提高对流传热系数较小一侧的α。 两侧的α相差不大时，则必须同时提高两侧的α，才能提高K值。 污垢热阻为控制因素时，则必须设法减慢污垢形成速率或及时清除污垢。 * 表4-5 常用流体的污垢热阻 流 体 种 类 污垢热阻 m2·K/kW 流体种类 污垢热阻 m2·℃/W 水(u1m/s, t47℃) ? 蒸气 ? 海水 0. 09 有机蒸汽 0. 2 河水 0. 21 水蒸气(不含油) 0. 052 井水 0. 58 水蒸气废气(不含油) 0. 09 蒸馏水 0. 09 制冷剂蒸汽(含油) 0. 4 锅炉给水 0. 26 气体 ? 未处理的凉水塔用水 0. 58 空气 0. 26 - 0. 53 经处理的凉水塔用水 0. 26 压缩气体 0. 4 多泥沙的水 0. 6 天然气 2 盐水 0. 264 焦炉气 2 * 热 流 体 冷 流 体 总传热系数K，W/（m2·K） 水 水 700 ～ 1800 轻油 水 340 ～ 910 重油 水 60 ～ 280 气体 水 17 ～ 280 水蒸气冷凝 水 1500 ～ 4700 水蒸气冷凝 气体 20 ～ 250 低沸点烃类蒸汽冷凝（常压） 水 455 ～ 1140 高沸点烃类蒸汽冷凝（减压） 水 60 ～ 170 水蒸气冷凝 水沸腾 1500 ～ 4700 水蒸气冷凝 轻油沸腾 455 ～ 1020 水蒸气冷凝 重油沸腾 140 ～ 425 列管式换热器中总传热系数的大致范围 * 例：有一列管换热器，由φ25×2.5的钢管组成。CO2在管内流动，冷却水在管外流动。已知管外的α1=2500W/m2·K，管内的α2= 50W/m2·K 。 （1）试求传热系数K； （2）若α1增大一倍，其它条件与前相同，求传热系数增大的百分率； （3）若α2 增大一倍，其它条件与（1）相同，求传热系数增大的百分率。 * 解： （1）求以外表面积为基准时的传热系数 取钢管的导热系数λ=45W/m·K， 冷却水测的污垢热阻Rd1=0.58×10-3 m2·K/W CO2侧污垢热阻Rd2=0.5×10-3 m2·K/W 则： * (2)α1增大一倍，即α1 =5000W/m2·K时的传热系数K’ * K值增加的百分率 （3）α2增大一倍，即α2 =100W/m2·K时的传热系数 K值增加的百分率 * 五、传热面积的计算 1、传热系数K为常数 其中： * 六、壁温的计算 已知：管内、外流体的平均温度T、t，忽略管壁热阻求：壁温tW 热量从热流体通过间壁传给冷流体，两侧流体对壁面的对流传热速率及间壁的导热速率在稳态下必相等： * 例：在列管换热器中，两流体进行换热。若已知管内、外流体的平均温度分别为170℃和135℃；管内、外流体的对流传热系数分别为12000W/(m2· ℃)及1100 W/(m2· ℃)。管内、外侧污垢热阻分别为0.0002及0.0005 (m2· ℃) /W。试估算管壁平均温度。假设管壁热传导热阻可忽略。 解： * ℃ 结果表明：管壁温度接近于热阻小的那一侧流体的流体温度 即接近于α值大的那个流体的温度。 * 七、换热器的计算 （一）换热器的设计型计算 （1）设计型计算的命题方式 设计任务：流量qm的热流体T1冷?T2；或t1加热? t2。 设计条件： T1或t2 计算目的：确定经济上合理的传热面积及换热器其它有关尺寸。 （2）设计型问题的