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传热平衡方程以某换热器为衡算对象，列出稳定传热时的热量衡算方程。第61页，共110页，星期日，2025年，2月5日传热速率方程式：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;Ｑ：传热速率,△tm：两流体的平均温度差,Ｋ：比例系数，总传热系数。上式为传热速率方程或传热基本方程，是换热器传热计算的重要依据。传热速率是换热器在一定的操作条件下的换热速率。而热通量q是指单位传热面积上的传热速率。常见的间壁式换热器有套管换热器和列管换热器。传热速率有两种表示方法:1.热流量(传热速率Q):单位时间内在整个传热面积上由热流体传给冷流体的热量。2.热通量(热流密度q):单位传热面积上通过的热流量。传热速率方程第62页，共110页，星期日，2025年，2月5日总传热系数K综合反映传热设备性能，流动状况和流体物性对传热过程的影响，倒数1/K称为传热过程的总热阻。冷、热两流体的温度分别为T和t，给热系数分别为α1和α2，管壁热侧表面和冷侧表面的温度分别为Tw和tw,间壁两侧面积分别为A1和A2，流体通过间壁的热交换经过“对流—传导—对流”三个串联步骤。总传热系数第63页，共110页，星期日，2025年，2月5日冷热两流体通过间壁进行热交换的总热阻等于两个对流热阻与一个导热热阻之和，这和串联电路的欧姆定律类似。以Ao传热面为基准的总传热系数第64页，共110页，星期日，2025年，2月5日根据列管换热器标准，传热面积以换热管外表面计算式中为管壁的对数平均直径当间壁为平壁，或管壁很薄或管径较大时，各面积相等或近似相等第65页，共110页，星期日，2025年，2月5日若导热热阻很小，则若，则，，若，则，，管外流体对流传热控制。管内流体对流传热控制。总传热系数总是更接近数值较小的给热系数，因此欲提高K值，关键是提高较小的给热系数。第66页，共110页，星期日，2025年，2月5日污垢热阻换热器在运行一段时间后，流体介质中可沉积物会在换热表面上生成垢层，有时换热面还会被流体腐蚀而形成垢层。垢层的生成对传热产生附加热阻，使总传热系数减小，传热速率显著下降。若垢层厚度为⊿s，垢层导热系数为λs，则垢层热阻为Rd=⊿s/λs。因为垢层导热系数很小，即使厚度不大，垢层热阻也很大，往往成为主要热阻，必须给予足够重视。由于垢层的厚度和导热系数不易准确估计，工程计算上通常是选用污垢热阻的经验数值。如管壁内侧和外侧的污垢热阻分别是Rdi和Rdo，则总热阻以下式计算。第67页，共110页，星期日，2025年，2月5日用Rf表示管壁内外两侧污垢热阻之和，则式中KO为清洁表面的总传热系数，KO′是含有结垢表面的总传热系数，分别测得这两个传热系数，即可确定Rf值。第68页，共110页，星期日，2025年，2月5日当间壁为平壁，或管壁很薄或管径较大时，各面积相等或近似相等第69页，共110页，星期日，2025年，2月5日获取K的其他途径：⑴查取K值在有关传热手册和专著中载有某些情况下K的经验数值，但应选用工艺条件接近、传热设备类似的较为成熟的经验K值作为设计依据，下表列出了一些条件下经验K值的大致范围，供设计时参考。⑵实验测定通过实验测定现有换热器的流量和温度，由传热基本方程计算K值：实验测定可以获得较为可靠的K值。由计算方法得到的K值往往与查取的和实测的K值相差较大，这主要是由于计算给热系数α的关联式有一定误差和污垢热阻不易估计准确等原因所致。第70页，共110页，星期日，2025年，2月5日因此，使用计算的K值时应慎重，最好与另外两种方法作对照，以确定合理的K值。列管换热器总传热系数K的经验数据流体种类总传热系数KW/(m2·K)水—气体12~60水—水800~1800水—煤油350左右水—有机溶剂280~850气体—气体12~35饱和水蒸气—水1400~4700饱和水蒸气—气体30~300饱和水蒸气—油60~350饱和水蒸气—沸腾油290~870第71页，共110页，星期日，2025年，2月5日参与换热的两种流体的温度都恒定不变，例如在蒸发器中用饱和蒸汽加热液体使之蒸发汽化。换热器间壁一侧为饱和水蒸汽冷凝，冷凝温度T恒定不变，间壁另一侧液体沸腾汽化，其沸腾温度保持在沸点t不变，则换