《化 工 原 理》（上册）5.2热传导.ppt

* * 第五章 传 热 5.2 热传导 5.2.1 平壁一维稳态热传导 5.2.2 圆筒壁的一维稳态热传导 一、单层圆筒壁的一维稳态热传导 常量 常量 传热速率 传热面积 热通量 平壁 圆筒壁 常量 随半径变 常量 随半径变 图5-6 单层圆筒壁的热传导 一、单层圆筒壁的一维稳态热传导 通过该薄圆筒壁的传热速率可以表示为 积分并整理得 微分式 积分式 一、单层圆筒壁的一维稳态热传导 可写成与单层平壁热传导速率方程相类似的形式 其中 圆筒壁的对数平均面积 一、单层圆筒壁的一维稳态热传导 或 圆筒壁的对数平均半径 一、单层圆筒壁的一维稳态热传导 二、多层圆筒壁的稳态热传导 假设层与层之间接触良好，即互相接触的两表面温度相同。 图5-7 多层圆筒壁的热传导 热传导速率可表示为 对n层圆筒壁，其热传导速率方程可表示为 或 二、多层圆筒壁的稳态热传导 第五章 传 热 5.3 换热器的传热计算 5.3.1 热平衡方程 假设换热器绝热良好，热损失可以忽略不计，则在单位时间内换热器中热流体放出的热量必等于冷流体吸收的热量。 对于整个换热器，其热量衡算式为 热平衡方程 若换热器中两流体均无相变，且流体的定压比热容不随温度变化或可取流体平均温度下的值， 若换热器中流体有相变，例如饱和蒸气冷凝 热平衡方程 若换热器中流体有相变，例如饱和蒸气冷凝，且冷凝液在低于饱和温度下离开换热器 热平衡方程 第五章 传 热 5.3 换热器的传热计算 5.3.1 热平衡方程 5.3.2 总传热速率微分方程和总传热系数 一、总传热速率微分方程 冷、热流体通过间壁换热的传热机理为对流-传导-对流的串联过程，对稳态传热过程，各串联环节的传热速率必然相等，即 或 根据串联热阻叠加原理，可得 上式两边均除以 一、总传热速率微分方程 令 则 同理可得 总传热速率微分方程 总传热速率微分方程 总传热速率微分方程 一、总传热速率微分方程 基于管内表面积的 局部总传热系数 基于平均表面积的 局部总传热系数 基于管外表面积的 局部总传热系数 一、总传热速率微分方程 显然有 管内径 管外径 平均管径 工程上大多以外表面积为基准，故后面讨论中，除非特别说明，都是基于外表面积的总传热系数。 一、总传热速率微分方程 二、总传热系数 总传热系数K表示单位传热面积，冷、热流体单位传热温差下的传热速率，它反映了传热过程的强度。 K是评价换热器性能的一个重要参数，也是对换热器进行传热计算的依据。 K的数值取决于流体的物性、传热过程的操作条件及换热器的类型等，可通过计算、实验测定或查阅相关手册得到。 1.总传热系数的计算 设计中应考虑污垢热阻的影响 管壁外表面污垢热阻 管壁内表面污垢热阻 总传热系数计算式 二、总传热系数 提高总传热系数途径的分析 总热阻=管内热阻+管内垢阻+壁阻+管外垢阻+管外热阻 壁阻 总热阻 管内热阻 管内垢阻 管外垢阻 管外热阻 二、总传热系数 若传热面为平壁或薄管壁 当管壁热阻和污垢热阻均可忽略时 若 管壁外侧对流传热控制 二、总传热系数 若 管壁内侧对流传热控制 若 管壁内、外侧对流传热控制 相当 若管壁两侧对流传热热阻很小，而污垢热阻很大 污垢热阻控制 二、总传热系数