化工流体流动与传热 49-50学时.ppt

1、第六章 换 热 器,6.2 换热器的传热计算,6.2.1 总传热速率方程,6.2.2 传热计算方法,一、平均温度差法,二、传热单元数法,1.传热效率与传热单元数,(1)传热效率,二、传热单元数法,由,(2)传热单元数,对于冷流体，联立得,二、传热单元数法,若,积分,则,二、传热单元数法,设,换热管直径,换热管长度,换热管数(列管数),则,二、传热单元数法,故,分析,二、传热单元数法,令,则,基于冷流体的 传热单元长度,基于冷流体的 传热单元数,换热器管长 基本计算式,二、传热单元数法,同理,则,基于热流体的 传热单元长度,基于热流体的 传热单元数,换热器管长 基本计算式,二、传热单元数法,2.

2、传热效率与传热单元数的关系,由,(1)单程并流换热器,则,二、传热单元数法,由,得,若冷流体为最小值流体，令,热容量 流率比,二、传热单元数法,则,因,故,二、传热单元数法,代入有关关系得,若热流体为最小值流体,则,二、传热单元数法,(2)单程逆流换热器,由,可导出,并流换热器的 关系,二、传热单元数法,逆流换热器的 关系,二、传热单元数法,折流换热器的 关系(1-2n 型),二、传热单元数法,二、传热单元数法,3.传热单元数法计算步骤,计算或选取总传热系数 K。,计算步骤,计算,选择,计算,计算(或查图)得,计算,注意,平均温度差法宜 于设计型计算。,传热单元数法宜 于校核型计算。,【例6-

3、6】 【例6-7】自学,第六章 换 热 器,6.2 换热器的传热计算,6.3 换热器传热过程的强化,6.3.1 传热过程的强化途径,一、增大传热面积,1.翅化面与异型表面,扩大传热面积,促进流体的湍动,增加扰动，减小边界层厚度,改变流体的流动状态,采用翅(肋)片或异型表面,凹凸状、波纹状、扁平状等,强化传热管的形式,(a)内翅管；(b)纵槽管；(c)T形翅片管；(d)波纹管,一、增大传热面积,2.多孔物质结构,扩大传热面积,采用多孔物质结构,将细小的金属颗粒烧结或涂敷于传热表面,改善换热状况,多孔表面传热,一、增大传热面积,3.采用小直径管,增加传热面积,采用小直接换热管,层流内层减薄,传热面

4、积增 加35以上,壳体直径一定,二、增大平均温度差,对于化工传热过程,物料冷却,物料加热,流体1：物料,流体2：冷却(或加热)介质,物料温度由生产工艺决定,介质温度可由设计决定,提高加热介质的温度,提高平均温度差的方法,降低冷却介质的温升,采用逆流操作,三、增大总传热系数,由,增加总传热系数的关键是减小热阻,提高流体的流速,减小热阻的方法,增强流体的扰动,在流体中加固体颗粒,在气流中喷入液滴,采用短管换热器,气相换热变为液膜换热,防止结垢和及时除垢,进口段层流内层很薄,第六章 换 热 器,6.2 换热器的传热计算,6.3 换热器传热过程的强化,6.3.1 传热过程的强化途径,6.3.2 传热过

5、程强化效果的评价,一、评价的原则,设备结构,评价原则,制造费用,动力消耗,运行成本,清理维修,传热过程得到强化,不能单纯追求，需全面考虑各种因素,二、评价的目标函数,评价目标函数,强化后,强化前,在输送功耗相等条件下进行比较,流动状况影响,流体性质影响,第六章 换 热 器,6.2 换热器的传热计算,6.4.1 管壳式换热器的型号与系列标准,6.3 换热器传热过程的强化,6.4 管壳式换热器的设计与选型,1.基本参数,管壳式换热器的基本参数, 公称换热面积, 公称直径, 公称压力, 换热管长度, 换热管规格, 管程数,一、管壳式换热器的基本,参数和型号表示方法,2.型号表示方法, 换热器代号, 公称直径DN, mm, 管程数, , 公称压力PN, MPa, 公称换热面积SN, m2,示例,G1000-1.0-60,一、管壳式换热器的基本 参数和型号表示方法,二、管壳式换热器的系列标准,固定管板式换热器系列标准(代号G ),第六章 换 热 器,6.2 换热器的传热计算,6.4.1 管壳式换热器的型号与系列标准,6.3 换热器传热过程的强化,6.4 管壳式换热器的设计与选型,6.4.2 管壳式换热器的设计与选型,(课程设计讨论),本 章 小 结,本章重点掌握的内容,换热器的分类与结构形式 换热器的主要类型 管壳式换热器的结构形式,换热器的传热计算 总传热速率方程 传