第七章 传 热 - 太原理工大学.ppt

武爱莲; 传热过程在化工生产中的应用; 一、 传热 过程在化工中的应用;二、 传热的三种基本方式;（一） 热传导（导热）;;（三）热辐射;换热器的传热速率Q与传热面积A和冷热两种流体的平均温差⊿tm成正比;; 套管式换热器 1—内管 2—外管;单程列管式换热器 1 —外壳 　2—管束 　3、4—接管　 5—封头 　 6—管板 　7—挡板 ;双程列管式换热器 1—壳体 2—管束 3—挡板 4—隔板 ;不同的换热器的传热面积计算：;四、 热负荷的计算　;热流体冷却放出的热量 ;（一）　无相变化时;（２）热焓法;换热器中热流体为饱和蒸汽，当冷凝时有相的变化，但是冷凝液在饱和温度下离开换热器．;可见，热流体放出的热量被冷流体所吸收，冷流体获得的热量等于热流体放出的热量。根据热量恒算式，可由既定的传热任务求得载热体的消耗量。;第二节　热传导 ;金属 1-400 W/(m2·K) 建筑材料 0.1-1 W/(m2·K) 绝热材料 0.01-0.1 W/(m2·K) 液体 0.1-0.6 W/(m2·K) 气体 0.005-0.05 W/(m2·K);?;工业上经常遇到多层圆筒壁的导热，如图7-10所示，在蒸汽管道外包裹绝热层；在换热管的内、外侧表面上生成垢层，从而构成多层圆筒壁。参照多层平壁的处理方法，可得：;【例4-1】一套管换热器的内管为φ25×2.5mm的钢管，钢的导热系数为45 W/(m·K)，该换热器在使用一段时间以后，在换热管的内外表面上分别生成了1mm和0.5mm厚的污垢，垢层的导热系数分别为1.0 W/(m·K)和0.5 W/(m·K)，已知两垢层与流体接触一侧的温度分别为160℃和120℃，试求此换热器单位管长的传热量。 解：换热器的热流密度 ;【例4-2】一套管换热器的内管为φ25×2.5mm的钢管，钢的导热系数为45 W/(m·K)，该换热器在使用一段时间以后，在换热管的内外表面上分别生成了1mm和0.5mm厚的污垢，垢层的导热系数分别为1.0 W/(m·K)和0.5 W/(m·K)，已知两垢层与流体接触一侧的温度分别为160℃和120℃，试求此换热器单位管长的传热量。 解：换热器的热流密度 ;【例4-3】工业炉的炉壁，由下列三层组成： 耐火砖 k1=1.4W/(m·K), b1=225mm 保温砖 k2=0.15W/(m·K), b2=115mm 保温砖 k3=0.8W/(m·K), b3=225mm 今测得其内壁温度为930℃，外壁温度为55℃，求单位 面积的热损失。 解：由串联热阻的概念 ;第三节 对流传热;由于对流传热的多样性，有必要将问题分类加以研究。;在强制对流传热问题中，对于几何相似的设备，可将给热系数的影响因素表示为 u—流体速度，反映流体流动状况影响 ρ,μ, k, Cp—流体密度、粘度、导热系数和比热，反映物性影响 l—传热表面的特征尺寸，反映传热面几何因素的影响。 ;对于几何相似的设备，运用因次分析法，写成准数式 上两式中各准数的意义见表。;　在学习为数繁多的关联式时，应注意以下三个方面的问题。 ;式中n值与热流方向有关， 当流体被加热时，n=0.4， 当流体被冷却时，n=0.3。 应用范围：Re＞10000；0.7＜Pr＜120； 。 定性温度：取流体进、出口温度的算术平均值。 特征尺寸：取为管内径d1。 ; ;液体被加热 　　≈1.05，液体被冷却 ≈0.95。; 流体流过弯曲管道或螺旋管时，会引起二次环流而强 化传热，给热系数应乘以一个大于1的修正系数：;在管进口段，流动尚未充分发展，传热边界层较薄，给热系数较大，需进行入口效应修正对于 的换热管，应考虑进口段对给热系数的增加效应。故将所得h乘以修正系数：; 应用范围：Re＜2300；Pr＞0.6。;【例4-4】套管换热器外管内径60mm，内管规格φ38×4.0mm，用水将为2500kg/h的某液体有机物从100℃冷却至40℃，水走管内，有机物走环隙，逆流流动，操作温度下，有机物密度860kg/m3, 粘度2.8×10-3N?s/m2，比热2.26kJ/(公斤?℃)，导热系数0.452W/(m?℃), 水的进、出口温度分别为15℃和45℃，热损失忽略不计。试求：(1)水对管内壁的给热系数；(2)有机溶液对管外壁的给热系数；(3)若将水流量增加20%，其他条件不变，重求水对管内壁的给热系数。;解：⑴ 水的定性温度：