传热技术-计算间壁式换热器的壁温（制药单元操作技术课件）

计算间壁换热器的壁温06：计算间壁换热器的壁温

2能力目标学习要求与目标1.具有识别与判断间壁式换热器壁温影响因素的能力。2.具有计算的间壁换热器壁温的能力。知识目标1.掌握间壁换热器壁温的影响因素。2.掌握计算间壁换热器的壁温。素质目标1.培养诚实守信、团结协作、爱岗敬业精神；2.培养安全、环保、健康生产意识；3.培养严谨的工作态度及质量意识，具备工程管理能力；4.培养分析问题和解决问题的能力；5.创新能力培养等。子

分析间壁换热器壁温的影响因素子计算间壁换热器的壁温

06一、分析间壁传热过程的温度分布情况：计算间壁换热器的壁温

子分析间壁换热器壁温的影响因素

换热器间壁之所以能将热流体通的热量传给冷流体,是因为间壁两侧流体之间存在温度差。

经过换热器壁面的传热分为三个阶段,即热流体向壁面的对流传热、壁面内导热、壁面向冷流体对流传热,在热流方向上温度逐渐降低。壁面两侧流体的主体温度及传热过程热阻的大小将直接影响壁面温度的高低。冷、热流体通过间壁式换热器换热时,器壁的温度及流体流向如图所示。06二、分析影响壁面温度的因素：计算间壁换热器的壁温

子分析间壁换热器壁温的影响因素

在热流体一侧，热流体向壁面对流传热。在热流体流动状况一定的情况下，热流体温度越高，则壁温越高，所以降低壁温的有效方法是降低热流体温度；如果热流体温度一定,若通过改变流动状况，也能改变壁温。06二、分析影响壁面温度的因素：计算间壁换热器的壁温

子分析间壁换热器壁温的影响因素

热流体流动过程中湍动程度越低，则热流体与壁面的传热热阻越大，造成热流体与壁面的温度差越大，短时间内可能使壁面温度降低，但长时间的热阻增大会降低换热器传热速率，反而由于热量积累造成壁温升高。在间壁另一侧，壁面向冷流体对流传热过程中，如果冷流体与壁面的传热热阻大，将造成热量的积累而使壁温升高。06二、分析影响壁面温度的因素：计算间壁换热器的壁温

子分析间壁换热器壁温的影响因素

因此，生产过程中经常采用降低冷流体一侧热阻的方法来降低壁温，比如增加冷流体湍动程度或及时清理冷流体一侧的污垢，就能有效地减小壁面与冷流体的热阻，从而减小壁面与冷流体之间的温度差,达到降低壁温的目的。06：计算间壁换热器的壁温

子计算间壁换热器的壁温

一、计算清洁壁面的壁温

在稳定传热过程中，热量从热流体通过壁面传给冷流体，壁面两侧与壁面的对流传热速率及壁面内的导热速率必然相等。圆形管内热流体将热量传给管外的冷流体，于是得出传热方程式：

计算壁温的表达式：

，，06：计算间壁换热器的壁温

一废热锅炉，由φ25×2.5mm锅炉钢管组成，管长L=6m。管外为水沸腾，绝对压力为2.55MPa。管内通高温的合成转化气，其平均温度为500℃。已知转化气一侧对流传热系数

=300W/(m2·℃),沸腾水一侧

=10000W/(m2·℃),若忽略管壁结垢所产生的热阻，试求：

（1）换热器传热速率；

（2）锅炉钢管两侧的壁温。

06：计算间壁换热器的壁温

06：计算间壁换热器的壁温

06：计算间壁换热器的壁温

二、计算结垢壁面的壁温

如果壁面两侧有污垢存在，在管内外壁面污垢热阻分别为Rsi和Rso，在稳定传热过程中的传热方程式为：

06：计算间壁换热器的壁温

如果壁面较薄且热导率较高，则导热热阻忽略可不计，壁面两侧温度近似相等，在稳定传热过程中的传热速率可用下式近似计算：

06：计算间壁换热器的壁温

在上述练习的锅炉使用一段时间后，沸腾水一侧产生一层污垢，污垢热阻为

，其他条件不变，忽略导热热阻，求换热器的传热系数和水一侧的壁温。解：（1）传热系数Ko的计算有污垢热阻时，用式计算:

代入各值，得：

06：计算间壁换热器的壁温

（2）壁温的计算

在壁内的导热热阻忽略不计的情况下，可认为管壁两侧温度基本相等

，即壁温的计算公式可近似用下式计算：

将数值代入下式计算：

解得：06：计算间壁换热器的壁温

三、粗略估算壁面的壁温

如果壁面较薄且热导率较高，则导热热阻忽略可不计，若忽略污垢热阻，在稳定传热过程中的传热方程式为：

由式可知，热阻越小，则流体温度与壁温的差值越小，所以壁温接近于

较大一侧的流体温度。

06：计算间壁换热器的壁温

归纳与总结1.间壁换热器壁温的影响因素。2.计算间壁换热器的壁温。计算间壁换热器的壁温06：计算间壁换热器的壁温

子计算间壁换热器的壁温

一、计算清洁壁面的壁温

在稳定传热过程中，热量从热流体通过壁面传给冷流体，壁面两侧与壁面的对流传热速率及壁面内的导热速率必然相等。圆形管内热流体将热量传给管外的冷流体，于是得出传热方程式：

计算壁温的表达式：

，，06：计算间壁换热器的壁温

一废热锅炉，由φ25×2.5mm锅炉钢管组成，管长L=6m。管外为水沸腾，绝对压力为2.55MPa。管内通高温的合成转化气，其平均温度为500℃。已知转化气一侧对流传热系数

=300W/(m2·℃),沸腾水一侧

=10000W/(m2·℃),若忽略管壁结垢所产生的热阻，试求：

（1）换热器传热速率；

（2）锅炉钢管两侧的壁温。

06：计算间壁换热器的壁温

06：计算间壁换热器的壁温

06：计算间壁换热器的壁温

二、计算结垢壁面的壁温

如果壁面两侧有污垢存在，在管内外壁面污垢热阻分别为Rsi和Rso，在稳定传热过程中的传热方程式为：

06：计算间壁换热器的壁温

如果壁面较薄且热导率较高，则导热热阻忽略可不计，壁面两侧温度近似相等，在稳定传热过程中的传热速率可用下式近似计算：

06：计算间壁换热器的壁温

在上述练习的锅炉使用一段时间后，沸腾水一侧产生一层污垢，污垢热阻为

，其他条件不变，忽略导热热阻，求换热器的传热系数和水一侧的壁温。解：（1）传热系数Ko的计算有污垢热阻时，用式计算:

代入各值，得：

06：计算间壁换热器的壁温

（2）壁温的计算

在壁内的导热热阻忽略不计的情况下，可认为管壁两侧温度基本相等

，即壁温的计算公式可近似用下式计算：

将数值代入下式计算：

解得：06：计算间壁换热器的壁温

三、粗略估算壁面的壁温

如果壁面较薄且热导率较高，则