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1、4.3.6热负荷的计算设 换热器中两流体无相变kJ / h 1.流体无相变换热则流体的平均定压比热容，热流体温度，冷流体温度，液体食品热水设 冷凝液在饱和温度下离 开换热器kJ / h 饱和蒸气的汽化热2. 饱和蒸气冷凝冷凝液饱和温度冷凝水则(1) 冷凝液为饱和液体液体食品蒸汽4.3.6热负荷的计算设 冷凝液的温度低于饱 和温度kJ / h (2) 冷凝液为过冷液体则热流体释放的潜热热流体释放的显热液体食品蒸汽冷凝水4.3.6热负荷的计算4.3.7 总传热速率微分方程仿照牛顿冷却定律局部总传热系数W/( m2.oC） 1.传热基本方程 在间壁上取任一微元面积dS，设通过该微元面积的传热速率为d
2、Q传热基本方程热流体温度冷流体温度dS对于管式换热器令2.管式换热器总传热速率方程一、总传热速率微分方程管内表面积，管外表面积，平均表面积，基于管内表面积的总传热系数，基于管外表面积的总传热系数，基于平均表面积的总传热系数，则比较得平均直径管内径管外径管式换热器总传热速率方程一、总传热速率微分方程对于圆管对数平均直径注意v 工程计算多以外表面为基准v 除非特别说明，K 均为基于外表面积的 总传热系数一、总传热速率微分方程二、总传热系数冷、热流体通过间壁换热的机理1.总传热系数的计算(1)总传热系数计算公式对流 传导 对流对于稳态传热间壁厚度二、总传热系数整理得根据串联热阻叠加原理管内对流热阻管
3、外对流热阻管壁导热热阻二、总传热系数得 或 故二、总传热系数由比较得同理得二、总传热系数通常，总传热系数以外表面为基准总传热系数计算式故或总传热热阻二、总传热系数(2)污垢热阻的影响工程案例山东临淄浩源精细化工有限公司对叔丁基苯酚精馏塔的塔顶冷凝器使用中结垢问题管壳式换热器二、总传热系数 换热器在实际操作中，传热表面上常有污垢积存，对传热产生附加热阻 污垢热阻。则管壁内侧表面的污垢热阻，管壁外侧表面的污垢热阻，设总传热系数计算式由手册查出二、总传热系数或讨论v 若传热壁为平壁(或薄管壁)二、总传热系数管外对流传热控制 若 管内对流传热控制 若 v 若管壁热阻和污垢热阻可忽略 若 管内外侧对流传
4、热控制二、总传热系数v 若 污垢热阻控制强化传热关键减慢污垢形成速率或及时清除污垢示例v 磁化防垢技术v 变频共振防垢除垢技术v 多相流防垢除垢技术v 软化水防垢技术二、总传热系数工程案例山东临淄浩源精细化工有限公司对叔丁基苯酚精馏塔的塔顶冷凝器使用中结垢问题解决途径v 清理垢层讨论 为清理污垢，易结垢的流体流径如何选择？v 采用软化水 防垢技术二、总传热系数2.总传热系数的获取途径推荐值K 的获取途径v 根据公式计算v 通过实验测定v 由书籍查取推荐书籍1) 周明霞等.机械工程手册(通用设备卷第四篇 换热器). 北京:机械工业出版社,1997 2) 德意志联邦共和国工程师协会工艺与化学工程学
5、会编, 化 工部第六设计院译. 传热手册. 北京: 化工出版社, 1983 3) 化工机械手册编辑委员会.化工机械手册.天津:天津大学 出版社,1991 一、总传热速率方程设冷、热流体平均温度差则dS进行传热计算关键计算 平均温度差法。总传热速率方程由 总传热速率微分方程二、平均温度差法1.平均温度差的计算对于恒温传热 换热器中间壁两侧的流体均发生相变时，两流体温度可分别保持不变 恒温传热。(1)恒温传热的平均温度差则对于变温传热换热器中间壁两侧流体温度发生变化变温传热。(2)变温传热的平均温度差冷、热流体相互流向逆流 并流 错流 折流 二、平均温度差法逆流时的温度差变化热流体冷流体 逆流和并
6、流的平均温度差二、平均温度差法并流时的温度差变化热流体冷流体二、平均温度差法v 传热为稳态过程v 两流体的定压比热容为常量或可取换热器进、出 口温度下的平均值v 总传热系数 K 为常量v 忽略热损失以逆流为例推导 的表达式假设二、平均温度差法由故直线关系二、平均温度差法令相减得直线关系故逆流时平均温度差的推导二、平均温度差法直线斜率为由则积分得二、平均温度差法则令对数平均温度差则二、平均温度差法总传热速率计算式注意v 对逆流和并流均可适用v 计算时以换热器两端温度差 中数值较大者 作为v 若 则二、平均温度差法算术平均温度差练 习 题 目思考题作业题: 9、13、151.换热器的热负荷如何计算？2.总传热系数的定义和计算公式如何？3.如何分析换热器传热过程的控制因素？4.何为平均温度差法，如何计算对数平均温度差？
