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第四章 传热(Heat transfer) 三、污垢热阻 式中 Rd1、Rd2——传热面两侧的污垢热阻，m2·K/W。 表4-6 常用流体的污垢热阻 0.26 已处理的凉水塔用水 0.58 未处理的凉水塔用水 0.21 清净的河水 0.09 海水 0.09 蒸馏水 ? 水(速度1m/s，t47℃) 污垢热阻 m2·K/kW 流体 0.052 优质—不含油 ? 水蒸汽 0.58 硬水、井水 0.26 已处理的锅炉用水 0.14 溶剂蒸汽 0.26～0.53 空气 ? 气体 1.76 焦油 1.056 燃料油 0.176 有机物 0.264 处理过的盐水 ? 液体 0.176 往复机排出 0.09 劣质—不含油 污垢热阻 m2·K/kW 流体 对易结垢的流体同，故换热使用过久，污垢层很厚时，污垢热阻会超过表4-6中之值，结果必使传热速率严重下降，故换热器要根据具体工作条件，定期清洗。 例4-8 一列管式换热器，由?25×2.5mm的钢管组成。管内为CO2，流量为6000kg/h，由55℃冷却到30℃。管外为冷却水，流量为2700kg/h，进口温度为20℃。CO2与冷却水呈逆流流动。已知水侧的对流传热系数为3000W/m2·K，CO2 侧的对流传热系数为40 W/m2·K 。试求总传热系数K，分别用内表面积A1，外表面积A2表示。 解： 查钢的导热系数λ=45W/m·K 取CO2侧污垢热阻Rd1=0.53×10-3m2·K/W 取水侧污垢热阻Rd2=0.21×10-3m2·K/W 以内表面计， 以外表面计 K2＝30.7 W/m2.K 2、从计算中(以A1为计)得，热阻 1/α1=1/40 =0.025m2·K/W , 1/K1=1/38.5 =0.026m2·W/K 内表面热阻/总热阻＝0.025/0.026＝96％ ? 内壁热阻最大，即总热阻接近热阻大的一面！ K2A2=2.41 W/K 【分析】： 1、K1A1=2.41 W/K → K1A1= K2A2 不管以哪个壁为基准，总传热系数与面积的乘积不变。 表4-7 列管式换热器中K值大致范围 140～425 重油沸腾 水蒸汽冷凝 455～1020 轻油沸腾 水蒸汽冷凝 2000～4250 水沸腾 水蒸汽冷凝 60～170 水 高沸点烃类蒸汽冷凝(减压) 455～1140 水 低沸点烃类蒸汽冷凝(常压) 30～300 气体 水蒸汽冷凝 1420～4250 水 水蒸汽冷凝 17～280 水 气体 60～280 水 重油 340～910 水 轻油 850～1700 水 水 总传热系数，KW/m2·K 冷流体 热流体 3、换热器中总传热系数的经验值 工艺设计中，A的估算。 a、传热面积A已知， b、测出两流体进、出口温度， c、求出热负荷Q和平均温差Δtm， d、根据传热速率方程Q＝KA Δtm ，求出K。 经验数据缺乏时，总传热系数计算： 四、壁温的计算 稳态传热 1．管壁(由a)：?大，即b/?Am小，热阻小，tW=TW 所以，TW接近于T，即壁温总是接近?较大侧流体的温度。 3．两侧有污垢时 2．当tW=TW，由b、c得 若 ，则 例4-17 在一由?25×2.5mm钢管构成的废热锅炉中，管内通入高温气体，进口500℃,出口400℃。管外为p=1 MPa压力的水沸腾。已知高温气体对流传热系数a1=250W/ m2·℃，水沸腾的对流传热系数a2=10000 W/ m2·℃。忽略管壁、污垢热阻。试求：管内壁平均温度Tw及管外壁平均tw。 解：(a) 总传热系数 以管子内表面积A1为基准 查得(表4－1)碳钢的λ＝45 W/ m2·℃ ，d1＝20mm，d2＝25mm，dm＝22.5mm，b＝2.5mm (b) 平均温度差 在p=1 MPa，水的饱和温度为180℃ ，T1=500℃，T2=400℃, Δt1＝T1-t=500-180=320 ℃ ,Δt2＝T2-t=400-180=220 ℃, (c)计算单位面积传热量 T——热流体的平均温度，取进、出口温度的平均值 T=(500+400)/2=450℃ (d)管壁温度 管内壁温度 管外壁温度 【讨论】： 1、由于水沸腾对流传热系数α1很大，热阻很小，则壁温接近于水沸腾的温度，即壁温总是接近对流传热系数较大一侧流体的