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1、返回北京化工大学化工原理电子课件4.4 传热过程的计算4.4.1 总传热系数和总传热速率4.4.2 热量衡算和传热速率方程间的关系4.4.3 传热平均温度差4.4.4 壁温的计算4.4.5 传热效率传热单元数法4.4.6 传热计算示例1返回北京化工大学化工原理电子课件4.4.1 总传热系数和总传热速率方程dAt2G1，T1G2，t1T22返回北京化工大学化工原理电子课件热流体 固体壁面一侧固体壁面一侧 另一侧固体壁面另一侧 冷流体twTw对流对流导热冷 流 体热 流 体tTQ3返回北京化工大学化工原理电子课件（3）管内对流（1）管外对流（2）管壁热传导对于稳定传热 4返回北京化工大学化工原理电
2、子课件式中 K总传热系数，W/(m2K)。5返回北京化工大学化工原理电子课件讨论： 1当传热面为平面时，dA=dA1=dA2=dAm2以外表面为基准(dA=dA1): 6返回北京化工大学化工原理电子课件式中 K1以换热管的外表面为基准的总传热系数；dm换热管的对数平均直径。以壁表面为基准：以内表面为基准：近似用平壁计算7返回北京化工大学化工原理电子课件31/K值的物理意义 8返回北京化工大学化工原理电子课件二、总传热速率方程式中 K平均总传热系数；tm平均温度差。 总传热速率方程（1）求K平均值。（2）热量衡算式与传热速率方程间的关系。（3）tm的求解。9返回北京化工大学化工原理电子课件三、污
3、垢热阻 式中 R1、R2传热面两侧的污垢热阻，m2K/W。10返回北京化工大学化工原理电子课件4.4.2 热量衡算和传热速率方程间的关系无热损失 ：热流体 G1, T1,cp1,H1T2 H2冷流体 G2, t2,cp2,h1t2 h211返回北京化工大学化工原理电子课件无相变时 热量衡算 ：式中 Q 热冷流体放出或吸收的热量，J/s；G1,G2热冷流体的质量流量，kg/s；cp1,cp2 热冷流体的比热容， J/(s. ) ；h1,h2 冷流体的进出口焓，J/kg；H1,H2 热流体的进出口焓， J/kg 。12返回北京化工大学化工原理电子课件相变时 热量衡算：式中 r 热流体的汽化潜热，k
4、J/kg；TS 热流体的饱和温度，。传热计算的出发点和核心：13返回北京化工大学化工原理电子课件一、恒温传热二、变温传热tm与流体流向有关4.4.3. 传热平均温度差逆流并流错流折流14返回北京化工大学化工原理电子课件 1、逆流和并流时的tmt2t1T1T2t1t2T1T2t2 tAt1T2T1t2tAt1T2T1逆流并流15返回北京化工大学化工原理电子课件以逆流为例推导假设：1）定态传热、定态流动，G1、 G2一定2）cp1、cp2为常数，为进出口平均温度下的3）K沿管长不变化。4）热损失忽略不计。16返回北京化工大学化工原理电子课件T2t1t2T1dTdtdAAtt2t1 Tt17返回北京
5、化工大学化工原理电子课件1）也适用于并流 T2t1t2T1At2t118返回北京化工大学化工原理电子课件2）较大温差记为t1，较小温差记为t2；3）当t1/t22，则可用算术平均值代替4）当t1t219返回北京化工大学化工原理电子课件：逆流时的平均温度差2、错流、折流时的20返回北京化工大学化工原理电子课件4.4.4 壁温的计算稳态传热 1大，即b/Am小，热阻小，tW=TW21返回北京化工大学化工原理电子课件TW接近于T，即大热阻小侧流体的温度。 3两侧有污垢 2当tW=TW，得 22返回北京化工大学化工原理电子课件一、传热效率最大可能传热速率：换热器中可能发生最大温差变化的传热速率。理论上
6、最大的温差：4.4.5 传热效率传热单元数法23返回北京化工大学化工原理电子课件热容流量：mscp由热量衡算得最小值流体可获得较大的温度变化最小值流体： 热容流量最小的流体为最小值流体。24返回北京化工大学化工原理电子课件二、传热单元数25返回北京化工大学化工原理电子课件传热单元数：传热单元数的意义：热流体温度的变化相当于平均温度差的倍数。同理：26返回北京化工大学化工原理电子课件三、传热效率与传热单元数的关系根据热量衡算和传热速率方程导出：逆流：并流：27返回北京化工大学化工原理电子课件逆流：并流：28返回北京化工大学化工原理电子课件 4.4.6 传热计算示例例题：用120C的饱和水蒸汽将流量为36m3/h的 某稀溶液在双管程列管换热器中从温度为80C上升到 95C，每程有直径为252.5mm管子30根，且以管外 表面积为基准K=2800 W/m2.C，蒸汽侧污垢热阻和管 壁热阻可忽略不计。求： （1）换热器所需的管长； （2）操作一年后，由于污垢积累，溶液侧的污垢系 数增加了0.00009m2.C/W，若维持溶液原流量及进口 温度，其出口温度为多少？若又保证溶液原出口温度 ，可采取什么措施？（定性说明）溶液的=1000kg/m3；cp=4.2kJ/kg. C。29
