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1、66 传热过程的计算661 传热过程数学描述连续化生产定态传热过程 热量衡算 套管换热器模型 几点假设：qm、cp、无相变、忽略热损失 dQ=qdA 冷：qm2cp2dt=dQ 热： qm1cp1dT=dQ*冷热流体交换热量相等 *冷热流体交换热量与换热器壁面传热能力 相关（q与壁温、壁面积、壁厚等有关） 传热速率方程式计算壁温 ？!一般地，q是与壁温相关的量传热 系数不用计算壁温 !?（1）管外对流dQ1 = 1 dA1 (T T w)（2）管壁热传导dQ2= ( / b) dAm (Tw tw)（3）管内对流dQ3 = 2 dA2 (tw t)对于稳定传热dQ =dQ1= dQ2 =dQ3
2、或 者1当传热面为平面时，dA=dA1 =dA2 =dAm2以外表面为基准(dA=dA1 ):dm= (d1d2 ) / ln （d1/d2）以内表面为基准以壁表面为基准31/K值的物理意义 由壁面两侧的给热系数可求出传热系数 （给热系数的定性温度为进、出口处流 体主体温度在进、出口的算术平均值） 避开壁温计算 表达传热系数和系统各级热阻间的内在 关系：1、总热阻；2、强化传热 精确的传热系数计算过程(管壁内、外表 面积的差异) 两侧污垢热阻R1、R2参看教材p282 壁温估算 对于金属管壁Twtw传热面两侧温差之比 等于两侧热阻之比， 壁温Tw必接近于热阻 较小或给热系数较大 一侧的流体温度
3、662 传热过程基本方程式 基本方程式的推导热量衡算=A=f(T-t)Q=qA冷：qm2cp2（t2- t1）=Q热： qm1cp1（T1-T2)=Q = qm2cp2（t2- t1）= qm1cp1（T1-T2)=Q 参照 ：其中：称为对数平均推动力，以tm表示。称为换热器的传热过程基本方程式一、恒温传热 对数平均推动力对数平均推动力tm的实际计算如：有相变的传热过程二、变温传热与流体流向有关t1t2T1T2A/B也可用 1/2来表示。以逆流为例逆流和并流时的tm的图示1）较大温差记为t1，较小温差记为t2；2）当t1 /t2 2，则可用算术平均值代替tm = (t1 + t 2 ) / 2
4、3）当t1 t2tm= t1t2Tips：错流、折流时的tm tm = tm tm ：逆流时的平均温度差 在工程计算中曲折次数超过4次，就可作为纯逆流和纯并流处 理 663 换热器的设计 设计任务：将一定流量的热流体自给定温度T 1冷却 至指定温度T 2。 设计条件：即冷流体的进口温度t1。 计算结果：设备设计尺寸。确定经济上合理的传热面积及换热器其他有关 尺寸。 计算步骤：（1）计算热流量(通常称之为热负荷)Qqm1cp1(T1-T2)（2）计算平均推动力tm；（3）计算冷、热流体与管壁的对流给热系数及总 传热系数；（4）计算传热面积，QKA tm 设计参数的选择计算tm选择流体的流向，即决
5、定采用逆流、并流还是其他复杂流动 方式；选择冷却介质的出口温度。计算K，须计算两侧的给热系数。冷、热流体流动路线，走管内还是管外；选择适当的流速。同时，还必须确定污垢热阻选择的依据：经济性、技术可靠性(1)流向(2)冷却介质出口温度(3)流速其它664 换热器的校核计算判断现有换热器对指定的生产任务是否适用预测某些参数的变化对换热器传热能力的影响 (1)第一类：求冷热流体的出口温度。条件：换热器的传热面积以及有关尺寸，冷热流体的流量相 进口温度以及流体的流动方式。解方程 (2)第二类：求所需冷流体的流量及出口温度。条件：换热器的传热面积以及有关尺寸，冷、热流体的物理 性质，热流体的流量和进、出口温度，冷流体的进口温度以及 流动方式。试差法校 核计算方法 热流量与传热速率Q=KAtmQqm1cp1(T1-T2)Qqm2cp2(t1-t2)在冬季，一定流量的冷却水进入换热器时的温度是 15，离开换热器时的温度是75，可将热油从130 冷却至70。在夏季，冷却水进口温度升至30，热 油的流量和进口的温度不变，为保证热油出口温度不 变，试求冷却水的流量应增加多少?已知油田的给热系数为15kW(m2 K)，水侧的给 热系数为35kW(m2 K)。冷、热流体呈逆流流动， 冷却水走管程。Ex:18;24;29;30
