第五章第二节 化工原理 谭天恩

第三节两流体间的热量传递一、两流体通过间壁传热的分析载热体：要把冷流体加热或热流体冷却必须用另一种流体供给热量或取走热量，这种流体叫做载热体。工业上传热过程可以分为三种：（1）直接接触式（混合式）：通过冷、热两流体的直接混合来进行热量交换。（2）蓄热式(蓄热器)：由热容量较大的蓄热室构成，使冷、热流体交替通过换热器的同一蓄热室。（3）间壁式：冷、热流体由固体间壁隔开，传热面积固定，热量传递为-导热-对流的串联过程。冷溶液进冷溶液出热溶液进热溶液出套管换热器中热量传递过程包括三个环节：（1）热流体固体壁面一侧（2）固体壁面一侧另一侧（3）固体壁面另一侧冷流体Q1Q2Q3对流热传导对流传热的热阻基本上集中在很薄的层流底层内，温度降也主要集中在层流底层中。间壁两侧流体热交换过程的分析t1

t2

T1T2间壁两侧流体热交换过程的分析二、传热速率和传热系数1、给热系数和传热系数——热传导——对流——对流K为传热系数传热系数dm为d1和d2的对数平均值总热阻内侧热阻壁阻外侧热阻总传热系数以管内表面积为基准dm为d1和d2的对数平均值总热阻内侧热阻壁阻外侧热阻总传热系数以管外表面积为基准污垢热阻管壁内侧和外侧的污垢热阻分别用Rs1和Rs2表示，以管外表面积为基准时，总热阻为（5-17）（5-11c）Rs单位为m2•K•W-1污垢热阻的大致数值

流体种类污垢热阻m2·℃/W流体种类污垢热阻m2·℃/W水(u<1m/s,t<50℃)

蒸气

海水0.0001有机蒸汽0.0002河水0.0006水蒸气(不含油)0.0001井水0.00058水蒸气废气(含油)0.0002蒸馏水0.0001制冷剂蒸汽(含油)0.0004锅炉给水0.00026气体

未处理的凉水塔用水0.00058空气0.0003经处理的凉水塔用水0.00026压缩气体0.0004多泥沙的水0.0006天然气0.002盐水0.0004焦炉气0.002污垢热阻的大致数值K的经验数据流体种类传热系数KW/(m2·K)水—气体12~60水—水800~1800水—煤油350左右水—有机溶剂280~850气体—气体12~35饱和水蒸气—水1400~4700饱和水蒸气—气体30~300饱和水蒸气—油60~350饱和水蒸气—沸腾油290~870三、传热温差与热量衡算无热损失：Q吸=Q放传热温差与热量衡算传热温差与热量衡算要确定传热面积，需对dQ=K（T-t）dA进行积分代入传热速率式（5-13），得到令（5-18a）（5-19）（5-20）（5-18）分离变量积分因为所以（5-21）（5-22）（5-22a）（5-19a）再代入（5-21），对Q解得即式中（5-23a）（5-23）（5-24）（5-21）四、平均温度差Δtm的计算1、恒温差传热2、变温差传热平均温度差Δtm的计算（1）逆流和并流时的Δtm平均温度差Δtm的计算①当Δt1/Δt2＜2，则可用算术平均值代替②当Δt1=Δt2逆流时的Δtm并流时的Δtm（2）错流、折流时的Δtm五、传热效率-传热单元数法传热效率-传热单元数法对于操作型问题，可用传热效率-传热单元数法（ε-NTU法）解决传热效率ε定义为实际传热速率Q和理论上可能的最大传热速率Qmax之比。（一）传热效率ε

（5-39）（二）传热单元数

对微元传热面dA的热量衡算和传热速率方程为对于热流体，上式可改写为（5-40）（5-41）同理，对于冷流体（三）传热单元数和传热单元数的关系

对逆流换热器对并流换热器LMTD