传热过程的计算.ppt

1、计算基础：热量衡算方程和传热速率方程 。 4.6.1 热流量衡算方程 稳态传热，忽略热损失时， 冷流体吸收热量 = 热流体放出热量 (1) 无相变传热,4.6 传热过程的计算,计算类型 ：,设计型计算：已知th1，th2，tc1 ，qmc，qmh，K 求 传热面积A；,操作型计算： 已知th1 ，tc1，qmc，qmh，K，A 求th2 、tc2、。,(2) 有相变传热, 饱和状态下,说明： 换热过程中各流股热流量间关系； 各流股间相互制约，热量守恒。, 非饱和状态下,例：过热蒸气冷凝过冷液体,又如：过冷液体 沸腾 过热蒸气,4.6.2 总传热速率方程 间壁传热过程：,各部分传热速率方程：,管

2、内侧流体：,管壁导热：,管外侧流体：,对稳态传热:,式中，K 总传热系数，W/m2K。 注意： K 与 A 对应，选Ai、Am 或 A0,故稳态传热时，,4.6.3传热系数和传热面积,K 传热系数，表示换热设备性能的重要参数。,(1) K的计算 在实际生产中以外表面积A0作为传热面积。,K的来源： 实验测定； 取生产实际的经验数据； 计算求得。,实际计算热阻应包括壁两侧污垢热阻：,圆管中：,平壁：,(2) 污垢热阻 Rdi和 Rdo,污垢热阻影响：使h，热流量。,污垢热阻取值： 经验数据。 注意：传热系数、污垢热阻的单位。 (3) 壁温计算 忽略污垢热阻，稳态传热时：,结论：壁温接近表面传热系

3、数大的一侧流体温度。,4.6.4 平均温度差 (1) 恒温传热 两侧流体温度恒定：,(2) 变温传热 一侧有温度变化,沿管长某截面取微元传热面积dA，,两侧流体均有温度变化,传热速率方程：,热量衡算方程：,当qmhcph、 qmccpc=常数时， -th、 -tc为线性关系， 所以， -(th- tc)也为线性关系。,说明：,并流：, 逆流：,进、出口条件相同时，,工业上，一般采用逆流操作（节省加热面积）。,一侧流体温度有变化，另一侧恒温时,错流、折流时平均温差 图算法,温度校正系数,c）当t值小于0.8时，则传热效率低， 经济上不合理， 操作不稳定。,a）校正系数t可根据R和P两参数从相应的

4、图中查得。,b）温差校正系数t恒小于1。,原因: 换热器内出现温度交叉或温度逼近现象。 避免措施: 采用多个换热器串联或采用多壳程结构， 换热器个数或所需的壳程数,可用图解法确定。,说明：,无相变换热器设计计算,4.6.5 传热效率和传热单元数法 设计型计算无须试差法,操作型计算需用试差法。 设计型计算,总之，对于设计型计算冷、热流股的温度都已知，或者可以通过热流量衡算达到已知，无须试差。, 操作型计算 已有一台面积为A的换热器，若用其加热某流体，,若采用1955年由凯斯导出的传热效率及传热单元数法，则能避免试差而方便地求得其解。,(1) 传热效率和传热单元数, 传热效率,逆流：,哪一侧流体能获得最大的温度变化（th1-tc1）max， 这将取决于两流体热容量流率(qmcp)的相对大小。,并流：,传热单元数NTU (The Number of Transfer Units ), 传热效率和传热单元数的关系,传热单元数物理意义：单位传热推动力引起的温度变化； 表明了换热器传热能力的强弱。, 应用已知R和NTU，可求得， 进而求th2 和tc2 ， 可避免试差计算。,为便于工程计算，将、NTU