[工学]化工单元操作1526.ppt

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[工学]化工单元操作1526

高温侧冷凝、低温侧升温 高温侧降温、低温侧沸腾 1)一侧伴有相变的平均温度差 a b (2)变温传热的平均温度差 1)逆流和并流时的平均温度差 2)两侧都没有相变的平均温度差 设温差大的一端为△t1,温差小的一端为△t2 若△ t1/ △ t2≤2, 若△t1/△t2>2, 2)错流和折流时的平均温度差 错流 折流 某管壳式环热器由Φ25×2.5mm的钢管组成。热空气流经管程,冷却水在管间与空气呈逆流流动。已知管内侧空气的αi 为50W/(m2.℃),管外侧水的αo为1000W/(m2.℃),钢的λ为45W/(m.℃). 求基于管外表面积的总传热系数Ko及按平壁计的总传热系数。 空气侧的污垢热阻 m2 .℃/W 水侧的污垢热阻 m2 .℃/W 若管壁热阻和污垢热阻可忽略,为了提高总传热系数,在其他条件不变的情况下,分别提高不同流体的对流传热系数, 即(1)将αi提高一倍;(2)将αo提高一倍 试分别计算Ko值 在一单壳程、单管程的管壳式换热器中,热流体由90℃冷却至70℃,冷流体由20℃加热到60℃, 试求做逆流和并流时的对数平均温度差 硫酸生产中SO2的转化系统,用转化气在外部列管换热器中预热SO2气体,若转化气温度由440℃降到320℃, SO2由220℃被加热到280℃。 试求并流传热和逆流传热的平均温度差 ① 流体流动方向对传热平均温度差的影响 变温传热,逆流操作的平均温度差大于并流 恒温传热,流体的流动方向对其无影响 流体流动方向对传热的影响 满足相同工艺换热能力要求,采用逆流传热要比并流传热相应减少传热面积或载热体使用量。 圆筒壁热传导速率方程式写成与平壁热传导速率方程相类似的形式 平均面积 对数平均半径 对数平均面积 二、多层圆筒壁的热传导 对于n层圆筒壁 例4-3 即使导热系数为常数,圆筒壁内的温度分布也不是直线而是曲线 S1≠S2,Q 相同,q 不相同 多层平壁和多层圆筒壁热传导的比较 平面壁 S1=S2, Q 相同,q 相同 圆筒壁 可以求各层交界面上的温度 好的绝热材料应包在管的内层 (2)石棉和软木互换后损失的冷量 (1)每米管长上损失的冷量 4.3.1 对流传热速率方程和系数 4.3.2 对流传热机理简介 4.3.3 保温层的临界厚度 4.3 对 流 传 热 对流传热问题的分类 根据流体在传热过程中的状态可分为两类: ①流体无相变的对流传热 流体在传热过程中不发生相变化,分为两种情况: ①强制对流传热:外力作用→流动 ②自然对流传热:温度差→密度差→流动 ②流体有相变的对流传热 流体在传热过程中发生相变化,分为两种情况: ①蒸气冷凝:气体在传热过程中冷凝为液体 ②液体沸腾:液体在传热过程中沸腾气化变成气体 概 述 4.3.1 对流传热速率方程和系数 1.对流传热速率方程 牛顿冷却定律,给热方程 局部对流传热系数,W ·m-2·℃-1 对流传热热阻 工程中使用平均对流传热系数 热流体在管内流动,冷流体在管外流动 对流传热系数必须和传热面积以及温度差相对应 套管式换热器中对流传热速率方程表达式 温度差的平均值 2.对流传热系数 定义:单位温度差下,单位传热面积的对流传热速率 W/(m2 . ℃) 反映对流传热的快慢,不是物性,是参数 α强制 α自然; α相变 α无相变; α液 α气 影响因素 4.3.2 对流传热机理 4.3.3 保温层的临界直径 保温层内表面温度t1, 环境温度tf, 保温层内外半径ri,ro 假设: 传热过程: 保温层的热传导; 保温层外壁与环境空气的对流传热 条件: 对流传热热阻1/Sα; 传热面积2πroL; 对流传热系数α; 热损失: 对ro求导,解得一个Q为最大值时的临界半径 保温层热传导热阻R1;外壁与空气的对流传热热阻R2 习惯上以rc表示Q最大时的临界半径 Q do dc 4.4 传热过程计算 4.4.1 热量衡算 4.4.2 总传热速率方程和总传热系数 4.4.3 平均温度差法和总传热速率方程 4.4.4 总传热速率方程的应用 传热过程的计算: 设计计算: 校核计算: 根据生产要求的热负荷(换热器的传热量),确定换热器的传热面积 计算给定换热器的传热量、流体的流量或温度 ①若换热器中两种流体无相变,且cp不随温度变化时: ②若换热器中的热流体有相变化,如饱和蒸气冷凝时: 4.4.1 热 量 衡 算 热流体放出的热量 = 冷流体吸收的热量 饱和蒸气的的冷凝热 1.总传热速率微分方程 T:热流体的平均温度; t:冷流体的平均温度; 工程上用外表面积作为基准,Ko应用较多 4.4.2 总传热速率微分方程和总传热系数 单位传热面积、单位温度差下的传热速率。衡量换热器性能的重要参数,也是对换热器进行计算和评价的依据。取决于流体的物性、传热过程的操作条

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