第五章-传热教程文件

目录(mùlù)第五章传热及设备(shèbèi)第一节 概述第二节热传导一、傅里叶定律二、热导率三、一维平壁稳态热传导四、一维圆筒壁稳态热传导1《化工原理》电子(diànzǐ)教案/目录第一页，共103页。目录(mùlù)第三节 对流传热一、实验法求二、各种(ɡèzhǒnɡ)情形下的经验式（一）无相变1、管内层流2、管内湍流3、管外强制对流4、自然对流（二）有相变1、冷凝2、沸腾对流传热系数小结的数量级2《化工原理(yuánlǐ)》电子教案/目录第二页，共103页。目录(mùlù)第四节间壁式换热器的传热一、换热器简介二、间壁式换热器的传热过程(guòchéng)分析三、间壁式换热器的传热过程(guòchéng)计算1、总传热速率方程2、Q的计算3、K的计算4、tm的计算5、传热单元数法

习题课6、壁温的计算3《化工原理》电子(diànzǐ)教案/目录第三页，共103页。目录(mùlù)第五节间壁式换热器介绍（教材(jiàocái)第六章）一、列管式换热器（管壳式换热器）二、其它类型的换热器三、传热过程的强化4《化工(huàgōng)原理》电子教案/目录第四页，共103页。目录(mùlù)第六节辐射传热(chuánrè)一、基本概念二、物体的辐射能力三、两灰体组成的封闭体系的辐射传热(chuánrè)速率四、气体热辐射的特点五、辐射、对流的联合传热(chuánrè)第五章小结(xiǎojié)5《化工原理》电子教案/目录第五页，共103页。第五章传热(chuánrè)及设备第一节 概述(ɡàishù)热传导（导热(dǎorè)）对流传热辐射传热传热有三种方式：(举例电热炉烧水)机理：相互接触的物质之间静止的物质内部层流流动的物质内部发生在管内层流热量入对流传热系数或给热系数，W/m2K气体---靠分子或原子的无规则若运动；固体---金属靠自由电子，非金属靠晶格的震动液体---两种观点（见教材）导热导热自然对流6第六页，共103页。第二节热传导一、傅里叶定律(dìnglǜ)1、基本概念

单位(dānwèi)时间传递的热量，J/s单位传热面积上的传热速率，J/m2s，矢量，方向(fāngxiàng)为传热面的法线方向(fāngxiàng)q温度相同的点组成的面两等温面的温差与两等温面间的任一距离之比两等温面的温差与两等温面间的法向距离（最短）之比等温面等温面7第七页，共103页。2、傅里叶定律(dìnglǜ)负号表示q与温度梯度方向相反称为(chēnɡwéi)热导率,单位为W/(mK)q对照(duìzhào)：牛顿黏性定律，形式上很相似8第八页，共103页。物理含义：代表单位温度梯度下的热通量大小，故物质的越大，导热性能越好。一般地，导电固体>非导电固体，液体(yètǐ)>气体（见图5-4）二、热导率属物性(wùxìnɡ)影响因素(yīnsù)：与物质种类、T、浓度有关，一般与P无关T，气体水，甘油，其它液体的金属，非金属。获取方法：查相关物性数据手册，如附录二～四。9第九页，共103页。三、一维平壁稳态热传导1.无限大单层平壁（无内热源(rèyuán)）稳态导热-------可见温度(wēndù)分布为直线若为常数(chángshù)，则：b无限厚无限长特点：属一维导热，A为常数，Q为常数10第十页，共103页。2、无限大多层平壁一维稳态导热(dǎorè)（无内热源）三、一维平壁稳态热传导特点(tèdiǎn)：同单层平壁此外(cǐwài)，通过每一层的Q（或q）都相同对每一层均有：11第十一页，共103页。三、一维平壁稳态热传导思考1：若上述平壁的右侧与环境进行对流传热，设环境温

度为t0、对流传热系数为，则传热量(rèliàng)如何计算？t1t412第十二页，共103页。1、无限(wúxiàn)长单层圆筒壁一维稳态导热（无内热源）四、一维圆筒壁稳态热传导特点(tèdiǎn)：属一维导热，A常数，Q为常数，q常数若为常数(chángshù)，则：--------可见温度分布为对数关系在(t1，t)积分，得：在(t1，t2)积分，得：13第十三页，共103页。1、无限(wúxiàn)长单层圆筒壁一维稳态导热（无内热源）四、一维圆筒壁稳态热传导------对数平均(píngjūn)半径14第十四页，共103页。2、无限(wúxiàn)长多层圆筒壁一维稳态导热（无内热源）四、一维圆筒壁稳态热传导对每一层均有：15第十五页，共103页。四、一维圆筒壁稳态热传导思考2：气温(qìwēn)下降，应添加衣服，应把保暖性好的衣服穿在里面好，还是穿在外面好？bb12QQbb2116第十六页，共103页。影响因素：接触面的粗糙程度(chéngdù)，接触面的压紧力，接触面空隙内的流体性质。接触热阻：两固体(gùtǐ)之间由于未紧密接触而导致的接触热阻一般通过实验测定(cèdìng)或凭经验估计返回目录17第十七页，共103页。第三节对流传(liúchuán)热回忆(huíyì)：什么是对流传热？强制对流----湍流流动的流体与外界(wàijiè)的传热自然对流----静止流体、层流流动流体与外界的传热对流传热系数，W/m2K边界层是对流传热的主要热阻所在。ttwQ牛顿冷却定律：

流向近壁面传热放大图18第十八页，共103页。第三节对流传(liúchuán)热获得的主要(zhǔyào)方法：理论分析法解析求解(qiújiě)、数值求解(qiújiě)实验法：半理论半经验方法，是目前的主要方法。牛顿冷却定律：19第十九页，共103页。一、实验法求影响的因素主要有：1.引起流动的原因：自然对流和强制对流2.流动型态：层流或湍流3.流体的性质：、、cp、等4.传热面的形状、大小、位置(wèizhi)：如圆管与平板、垂直与水平、管内与管外等5.有相变与无相变：cp或汽化潜热r量纲分析法：第一章有关(yǒuguān)内容用量纲分析法、再结合实验(shíyàn)，建立经验关系式。定理：20第二十页，共103页。一、实验法求------格垃晓夫数Gr是雷诺数的一种(yīzhǒnɡ)变形，相当于自然对流时的“雷诺数”无因(wúyīn)次数群：-----努塞尔数，表示(biǎoshì)导热热阻与对流热阻之比-----普朗特数，反映物性的影响。一般地，气体的Pr<1，液体的Pr>121第二十一页，共103页。一、实验法求故定性(dìngxìng)温度：确定物性的温度，有两种主体(zhǔtǐ)平均温度膜温22第二十二页，共103页。二、各种(ɡèzhǒnɡ)情形下的经验式（一）

无相变时当Gr>25000，需考虑自然(zìrán)对流对传热的影响，式（5-65）乘上一个大于1的校正系数：1、管内(ɡuǎnnèi)层流时0.6<Pr<6700，Gr<25000（自然对流影响可以忽略），温差（壁温与流体主体温度之差）不大。使用范围为：

管子的进口段，恒壁温、Re<2300、思考：为什么需乘上一个大于1的校正系数？---传热主要以导热方式为主（有时有自然对流）23第二十三页，共103页。二、各种(ɡèzhǒnɡ)情形下的经验式2、管内(ɡuǎnnèi)湍流（教材(jiàocái)式5-63）24第二十四页，共103页。二、各种情形(qíngxing)下的经验式2、管内(ɡuǎnnèi)湍流（教材(jiàocái)式5-63）思考1：与u、d有何比例关系？思考2：为什么加热时n取0.4，冷却时取0.3？∵气体的Pr<1，液体的Pr>1等温液体被加热或气体被冷却液体被冷却或气体被加热速度分布时，变大时，变小25第二十五页，共103页。Why？Why？因为：管内未充分发展，层流底层较薄，热阻较小。

若不满足(mǎnzú)适用范围时，需修正：（1）对于(duìyú)短管，L/d<50乘上一个大于1的校正(jiàozhèng)系数，见图5-25（2）当壁面与流体主体温差较大时，需引入一个粘度的校正项：教材式（5-64）（5）非圆形管的强制湍流：上式仍可使用，但需将d换成de（4）弯管内：乘上一个大于1的校正系数：式（5-68）（3）过渡流：乘上一个小于1的校正系数：式（5-67）Why？26第二十六页，共103页。二、各种(ɡèzhǒnɡ)情形下的经验式3、管外强制(qiángzhì)对流（3）流体(liútǐ)在管壳间的对流传热：Why？IIIIII（1）流体横向流过单管传热：见图5－27（2）流体横向流经管束（管簇）的传热：处处不同，需平均。式（5-71）有挡板，Re>100即可达到湍流。式（5-72）27第二十七页，共103页。二、各种情形(qíngxing)下的经验式4、自然对流(duìliú)（大空间）C、n为经验(jīngyàn)常数。

式（5-75）28第二十八页，共103页。二、各种(ɡèzhǒnɡ)情形下的经验式（二）有相变竖直壁面：先层流(cénɡliú)，后湍流层流(cénɡliú)：式（5-79）、式（5-79b）湍流：式（5-82）1、冷凝(lěngníng)传热膜状冷凝：液膜是主要热阻水平圆管外：层流：式（5-80）29第二十九页，共103页。水平(shuǐpíng)管束：膜状冷凝传热的强化：减薄冷凝液液膜厚度；选择正确的蒸汽流动方向；在传热面上垂直方向上刻槽或安装若干条金属丝等；用过热(ɡuòrè)蒸汽；及时排放不凝性气体。第一排的与单管相似，第二排的比第一排小，第三排的比第二排小，……若干(ruògān)排后，基本上不变。平均比单排的小（式5-80与5-80a对比）。膜状冷凝：30第三十页，共103页。二、各种情形(qíngxing)下的经验式2、沸腾(fèiténg)传热（大容积）（1）产生沸腾(fèiténg)现象的必要条件：液体过热、

有汽化核心（2）沸腾传热机理：气泡的不断形成、长大、脱离壁面，热量随气泡被带入液体内部；同时引起液体的搅动。31第三十一页，共103页。二、各种情形(qíngxing)下的经验式（3）大容积沸腾(fèiténg)传热的沸腾(fèiténg)曲线twts沸腾(fèiténg)曲线过热度不大，气泡没有；

膜状沸腾

自然对流核状沸腾工业上常用32第三十二页，共103页。二、各种(ɡèzhǒnɡ)情形下的经验式（4）核状沸腾传热系数的主要影响(yǐngxiǎng)因素：表面粗糙度：粗糙表面大，但粗糙度达到一定极限(jíxiàn)后，就基本上没影响了。过热度：与t的2～3次方成正比。33第三十三页，共103页。二、各种情形(qíngxing)下的经验式对流(duìliú)传热系数小结注意经验式的适用范围、定性(dìngxìng)温度、定性(dìngxìng)尺寸34第三十四页，共103页。的数量级空气(kōngqì)中水中总之：油类中返回(fǎnhuí)目录35第三十五页，共103页。第五节间壁式换热器介绍(jièshào)（教材第六章）间壁式换热器：该换热器使用最广泛，技术最成熟。本节将详细(xiángxì)介绍，其它换热器作一般性介绍。36第三十六页，共103页。一、列管式换热器（管壳式换热器）1、构造(gòuzào)列管式（管壳式）换热器是一种传统的、应用最广泛的热交换设备。由于它结构坚固，且能选用多种材料制造，故适应性极强，尤其在高温、高压和大型装置(zhuāngzhì)中得到普遍应用。37第三十七页，共103页。一、列管式换热器（管壳式换热器）壳体、管板、管束(guǎnshù)、顶盖（封头）、挡板38第三十八页，共103页。一、列管式换热器（管壳式换热器）当壳体和管壁之间的温差在50℃以上(yǐshàng)时，由于两者热膨胀程度不同，可能会出现将管子扭曲或从管板上拉松，因此，要考虑温度补偿问题。2、温度补偿(bǔcháng)问题：39第三十九页，共103页。一、列管式换热器（管壳式换热器）思考：如何判断管壁温度tw、壳体壁温Tw更接近(jiējìn)哪一个温度：热流体

温度T、冷流体温度tor环境温度t0？若0大，则Tw更接近(jiējìn)t0；若1大，则Tw更接近(jiējìn)T。若1大，则tw更接近(jiējìn)T；若2大，则tw更接近(jiējìn)t。40第四十页，共103页。一、列管式换热器（管壳式换热器）3、温度补偿(bǔcháng)方法：换热器两端管板和壳体是连为一体的（见图6-10）。当壳体和管子之间的温差较小（60~70℃)且壳体承受压力不太高时，可采用(cǎiyòng)补偿圈（又称膨胀节）。（1）补偿(bǔcháng)圈补偿(bǔcháng)-----固定管板式换热器特点：结构简单、制造成本低，适用于壳体和管束温差小、管外物料比较清洁、

不易结垢的场合。41第四十一页，共103页。一、列管式换热器（管壳式换热器）（2）浮头(fútóu)补偿------浮头(fútóu)式换热器特点(tèdiǎn)：（3）U型管补偿(bǔcháng)------U型管式换热器一端管板用法兰与壳体连接固定，另一端在壳体中自由伸缩，整个管束可以由壳体中拆卸出来（见图6-11）。用于壳体与管子间温差大的场合，但管内清洗比较困难。适用于壳体与管束间温差大、需经常进行管内、外清洗的场合。每根管子都为U形，可以自由伸缩（见图6-12）。特点：42第四十二页，共103页。一、列管式换热器（管壳式换热器）4、选用(xuǎnyòng)、设计简介已知：换热任务（一种流体(liútǐ)的进、出口温度、流量）设计(shèjì)内容：冷却剂或加热剂的选定：常用的冷却剂有：水、空气、液氨、冷冻盐水等常用的加热剂有：水蒸汽、热空气、热油、联苯混合物、烟道气等43第四十三页，共103页。一、列管式换热器（管壳式换热器）冷、热流体(liútǐ)的走向：管径、管长、管数、管子排布(páibù)计算：一般原则：①不洁净的或易结垢的流体-----②腐蚀性流体------③压力高的----④温度(wēndù)远高于环境的或远低于环境的流体-----⑤蒸汽----⑥粘度大的或流量较小的流体----易于清洗侧管程壳程管程管程壳程（便于排放冷凝液及不凝性气体）以上几点有时会相互矛盾，应抓住主要方面。按第一章和本章计算公式。44第四十四页，共103页。二、其它(qítā)类型的换热器间壁式换热器：特点：高效、紧凑，在许多方面优于管壳式换热器。

70～80年代是国外PHE(plateheatexchangers)发展的鼎盛时期。我国由于(yóuyú)试验研究基础薄弱，设计技术水平不高，制造与检验手段落后，技术开发力量分散等原因，品种还不多，质量也不高。请点击(diǎnjī)观看动画请点击观看动画请点击观看动画请点击观看动画45第四十五页，共103页。三、传热过程(guòchéng)的强化强化传热目的：用较少的传热面积或较小的设备（A）完成同样的传热任务(rènwu)（Q）;或力求使换热设备在单位时间、单位面积传递的热量（Q/A）尽可能地大。1、提高tm-----操作中采用此法不经济，工业上还要设法降低tm；但设计中：(1)采用逆流流动(2)尽量(jǐnliàng)采用高温加热剂或低温冷却剂。2、采用新型高效的换热设备例如，一般管壳式换热器每1m3体积的传热面积约为150m2左右，而板式换热器可达1500m2左右，板翅式高达5000m2左右。46第四十六页，共103页。三、传热过程(guòchéng)的强化换热表面粗糙法：采用(cǎiyòng)带环向凸出物的横纹管管壁上绕上细金属丝管壁上开槽3、提高(tígāo)K要设法减小热阻较大项，才能有效地提高K值。

47第四十七页，共103页。三、传热过程(guòchéng)的强化流体(liútǐ)旋转法:采用螺纹管、在管内插入纽带等，使流体(liútǐ)作旋转流动。换热表面特殊处理法：将换热表面经特殊处理，加工成表面多孔管，使换热表面具有大量稳定的汽化核心，可大大强化沸腾传热(chuánrè)过程。换热表面扩展法：采用各种形状的肋片管。返回目录48第四十八页，共103页。第四节间壁式换热器的传热(chuánrè)换热器是导热方式、对流传热(chuánrè)方式在工业应用中的典型代表。故在介绍完导热和对流传热(chuánrè)之后，我们接着介绍换热器的传热(chuánrè)过程及计算（教材第三节）。首先，需简单了解一下换热器的结构（教材第六章），以便正确地进行换热器的计算。49第四十九页，共103页。第四节间壁式换热器的传热(chuánrè)一、换热器简介(jiǎnjiè)分类

换热器在我国石油化工、炼油、冶金、轻工、制药、食品等行业应用极为普遍，占全部(quánbù)工艺设备投资的20－40％。冷热流体直接接触，传热直接、效率高、热阻小冷热流体隔一固体壁面，传热效率不如直接接触式。工业应用最广。50第五十页，共103页。间壁式换热器：管式：套管(tàoɡuǎn)式*、列管式*、蛇管式、喷淋式板式：螺旋板、板式、板翅式、翅片管式热管：夹套式：※请点击(diǎnjī)观看动画以后(yǐhòu)再介绍51第五十一页，共103页。列管式换热器：管程数：单管程、双管程、多管程

壳程数：单壳程、双壳程、多壳程四管程请点击(diǎnjī)观看动画冷、热流体(liútǐ)一次经过换热器管程流体(liútǐ)两次经过换热器管程、壳程流体两次经过换热器管程流体四次经过换热器52第五十二页，共103页。二、间壁式换热器的传热过程(guòchéng)分析21三个串联传热环节：热流体(liútǐ)侧的对流传热间壁的导热冷流体(liútǐ)侧的对流传热传热(chuánrè)边界层是传热的主要热阻所在。间壁热流体冷流体流向流向53第五十三页，共103页。三、间壁式换热器的传热过程(guòchéng)计算1、总传热(chuánrè)速率方程（总）传热系数，单位W/m2K

式中：牛顿(niúdùn)冷却定律：热流体侧的

对流传热dQ间壁的导热其中dA可取dA1、dAm、dA2等。-----总传热速率方程

冷流体侧的对流传热54第五十四页，共103页。三、间壁式换热器的传热过程(guòchéng)计算------总传热(chuánrè)热阻Q2、Q的计算(jìsuàn)无相变时：有相变时：55第五十五页，共103页。三、间壁式换热器的传热(chuánrè)过程计算（1）查经验(jīngyàn)数据：表5-6（2）实验测定（3）分析计算若取平均，微元面积(miànjī)可以用有限传热面积(miànjī)替代，则（其中A可取A1、Am、A2均可）3、K的计算分析计算公式：前面已推得：56第五十六页，共103页。三、间壁式换热器的传热(chuánrè)过程计算Q考虑到实际传热(chuánrè)时，间壁两侧还有污垢热阻，则上式变为：（其中(qízhōng)A可取A1、Am、A2均可）总热阻对流热阻污垢热阻导热热阻污垢热阻对流热阻若等号右边五项热阻中有一项特别大，则总热阻1/K的数值主要取决于这一最大者，这一最大热阻称为控制热阻。设法减小控制热阻的值，可以显著地改善换热器的传热效果。57第五十七页，共103页。三、间壁式换热器的传热过程(guòchéng)计算4、tm的计算(jìsuàn)（1）恒温差(wēnchā)传热TTttQ-----t恒定不变，故冷凝沸腾58第五十八页，共103页。（2）变温差(wēnchā)传热-----t处处(chùchù)不等冷凝(lěngníng)沸腾无相变无相变无相变无相变59第五十九页，共103页。（2）变温差(wēnchā)传热以冷、热流体均无相变、逆流(nìliú)流动为例：前面(qiánmian)已推得：t2

t1

60第六十页，共103页。---------对数平均(píngjūn)温差（逆、并流适用(shìyòng)）对照(duìzhào)得：61第六十一页，共103页。若流动非逆、并流，如错流、折流，则tm需采用(cǎiyòng)相应的计算式，如式5-25。工程上，为了简便计算(jìsuàn)，tm常用下述方法：其中(qízhōng)：根据R、P查图思考1：证明，相同进出口温度下，tm,逆总是大于tm,并。思考2：为什么总是小于1？62第六十二页，共103页。小结(xiǎojié)LMTD法------对数(duìshù)平均温差法LogarithmicMeanTemperatureDiffrence（逆、并流）（其他(qítā)流动情况）

63第六十三页，共103页。5、传热(chuánrè)单元数法（-NTU）引入3个无量(wúliàng)纲数群：热容流量之比CR：

传热(chuánrè)效率：

传热(chuánrè)单元数NTU：传热单元数法公式推导：热流体冷流体64第六十四页，共103页。5、传热(chuánrè)单元数法（-NTU）以逆流(nìliú)为例：(＊)前面(qiánmian)已推得：65第六十五页，共103页。5、传热(chuánrè)单元数法（-NTU）代入式（）中得：（逆流(nìliú)总传热速率方程）（逆流(nìliú)总传热速率方程）类似地，有故可统一写成：（逆流总传热速率方程）66第六十六页，共103页。5、传热(chuánrè)单元数法（-NTU）（并流总传热(chuánrè)速率方程）参见(cānjiàn)图5-20～22类似推导可得并流时：已知CR、、NTU三者中任意两项，查图或用公式可以很方便地求出另外一项。图5-20～22的规律：（比公式直观！）CR一定时，NTU，则；

NTU一定时，CR，则。67第六十七页，共103页。（逆流(nìliú)总传热速率方程）表示(biǎoshì)为相变过程。思考1：使用式（5-44）、（5-45）时，是否有必要先判断哪种流体(liútǐ)的热容流量较小？思考2：逆流时，若CR=1，则NTU=？思考3：CR=0代表什么含义？不必68第六十八页，共103页。为什么称为“传热效率”？实际传热(chuánrè)速率：最大可能(kěnéng)传热速率：当热流体(liútǐ)的热容流量ms1cp1最小时当冷流体的热容流量ms2cp2最小时：的物理意义：---传热效率---传热效率---传热效率69第六十九页，共103页。为什么称NTU为“传热(chuánrè)单元数”？什么是“传热(chuánrè)单元”？什么是“传热(chuánrè)单元数”？传热单元的个数------传热单元数。如图，传热单元数为5。＝以逆流为例，将整个传热面分成若干段，每一段均满足：1234570第七十页，共103页。为什么称NTU为“传热(chuánrè)单元数”？1234571第七十一页，共103页。小结(xiǎojié)-NTU法（逆流(nìliú)时）（并流时）或查图5-20或查图5-21查图72第七十二页，共103页。LMTD法与-NTU法比较(bǐjiào)两种方法本质(běnzhì)相同，至少应熟练掌握其中一种方法；使用时方便程度各有优劣。详见下面的习题课内容。73第七十三页，共103页。习题课

---根据(gēnjù)换热任务，求取换热器面积。---操作条件改变(gǎibiàn)后，对已有的换热器换热

能力或出口温度进行核算。74第七十四页，共103页。习题课---设计型问题(wèntí)举例

【例1】在套管式油冷却器里，热油在252.5mm的金属管内流动，冷却水在套管环隙内流动，油和水的质量流量皆为216kg/h，油的进、出口温度分别为150℃和80℃，水的进口温度为20℃。油侧对流传热系数为1.5kW/m2K，水侧的对流传热系数为3.5kW/m2K，油的比热(bǐrè)为2.0kJ/kgK。试分别计算逆流和并流操作所需要的管长。忽略污垢热阻及管壁导热热阻。252.5mm75第七十五页，共103页。【解法(jiěfǎ)一】：LMTD法逆流(nìliú)时：(以外表面(biǎomiàn)为基准)252.5mm76第七十六页，共103页。252.5mmQ、t2、K与逆流时相同

(以外表面为基准)并流时：77第七十七页，共103页。结论(jiélùn)：在相同条件下，逆流(nìliú)并流78第七十八页，共103页。逆流(nìliú)时：按冷、热流体(liútǐ)当中的任一计算均可。以下以热流密度最小的热流体(liútǐ)为基准计算。代入式（1）得：252.5mm【解法(jiěfǎ)二】：-NTU法（逆流时）（1）79第七十九页，共103页。(以外(yǐwài)表面为基准)----参见(cānjiàn)解法一80第八十页，共103页。并流时：代入式（2）得：81第八十一页，共103页。总结(zǒngjié)：对设计型问题，建议使用LMTD法。82第八十二页，共103页。习题课---操作型问题(wèntí)计算举例【例2】有一台现成的卧式列管冷却器，想把它改作氨冷凝器，让氨蒸汽走管间，其质量流量950kg/h，冷凝温度为40℃，冷凝传热系数1=7000W/m2K。冷却水走管内，其进、出口温度分别为32℃和36℃，污垢及管壁热阻取为0.0009m2K/W（以外表面计）。假设管内外流动可近似视为逆流。试核算该换热器是否合用？列管式换热器基本尺寸如下： 换热管规格252.5mm 管长l=4m管程数M=4 总管(zǒnɡɡuǎn)数N=272根外壳直径D=700mm附：氨冷凝潜热r=1099kJ/kg 34℃下水的物性：83第八十三页，共103页。污垢及管壁(ɡuǎnbì)热阻为0.0009m2K/W（以外表面计）【解法(jiěfǎ)一】：LMTD法根据已定的换热任务，求出所需面积A需，然后与实际已给的面积A实比较。若A需<A实，则换热器合用。这样，将上述操作型问题转化为了(wèile)设计型问题。其中：84第八十四页，共103页。1=7000kW/m2K污垢及管壁(ɡuǎnbì)热阻为Ra2=0.0009m2K/W（以外表面计）污垢及管壁热阻为0.0009m2K/W（以外(yǐwài)表面计）代入下式：85第八十五页，共103页。即换热器合用(héyòng)!!!注意此题比较Q也可以(kěyǐ)，但比较K或tm则不妥。86第八十六页，共103页。【解法(jiěfǎ)二】：-NTU法污垢及管壁(ɡuǎnbì)热阻为0.0009m2K/W（以外表面计）逆流。因热流体(liútǐ)有相变，按冷流体(liútǐ)计算较为方便，此时前已求得：87第八十七页，共103页。习题课---操作型问题(wèntí)计算举例【例3】如图所示，单管程列管式换热器，内有180根191.5mm的管子，每根长3米，管内走流量为2000kg/h的冷流体，与热流体进行(jìnxíng)逆流换热，其进口温度为30℃。已知(ms2Cp2)/(ms1Cp1)=0.5（下标2代表冷流体，下标1代表热流体）。冷流体的Cp2=1.05kJ/(kg℃)，2=210-2cP，2=0.0289W/(m℃)，热流体的进口温度为T1=150℃，热流体侧、管壁及垢层的热阻可忽略。试求热流体的出口温度T2。88第八十八页，共103页。180根191.5mm，长3米，(ms2Cp2)/(ms1Cp1)=0.5Cp2=1050J/(kg℃)，2=210-2cP，2=0.0289W/(m℃)，热流体(liútǐ)侧、管壁及垢层的热阻可忽略。【解法(jiěfǎ)一】：LMTD法89第八十九页，共103页。180根191.5mm，长3米，(ms2Cp2)/(ms1Cp1)=0.5Cp2=1050J/(kg℃)，2=210-2cP，2=0.0289W/(m℃)，热流体侧、管壁(ɡuǎnbì)及垢层的热阻可忽略。90第九十页，共103页。（1）又（2）联立求解(qiúj