第三章传热过程.ppt

1、传热方程与传热系数在化工生产中，最常用的传热操作是热流体经管壁或器壁向冷流体传热的过程——热交换或换热。热量传递属对流——传导——对流形式。定态传热，各阶段的传热速率相等。第93页，共159页，星期日，2025年，2月5日1）热流体－器壁对流传热φ=α1A1(T-Tw)=(T-Tw)/(1/α1A1)2）器壁间的传导传热3）器壁－冷流体对流传热φ=α2A2(Tw’-T’)=(Tw’-T’)/(1/α2A2)4）总传热速率：总传热方程第94页，共159页，星期日，2025年，2月5日A.平面壁：A1=Am=A2式中K——传热系数或总传热系数，W·m-2·K-1。当间壁为复合壁时，传热系数为：B.圆筒壁：由于A1≠Am≠A2（A=2πrL），则有：或： 第95页，共159页，星期日，2025年，2月5日当间壁为复合壁时，总传热方程为：热量恒算对间壁式换热器作热量恒算，在忽略热损失的情况下有：①若换热器中两流体无相变时，且认为流体的比热不随温度而变，则有式中cp——流体的平均比热，kJ/（kg·℃）t——冷流体的温度，℃T——热流体的温度，℃Φ=qmhcph(T1-T2)=qmccpc(t2-t1)第96页，共159页，星期日，2025年，2月5日②若换热器中的热流体有相变，如饱和蒸汽冷凝时，则有当冷凝液的温度低于饱和温度时，则有式中qmh——饱和蒸汽（热流体）的冷凝速率，kg/sr——饱和蒸汽的冷凝潜热，kJ/kgΦ=qmhr=qmccpc(t2-t1)注：上式应用条件是冷凝液在饱和温度下离开换热器。Φ=qmh[r+cph(T1-T2)]=qmccpc(t2-t1)③若换热器中的冷流体有相变，如液体汽化。（同上分析！）第97页，共159页，星期日，2025年，2月5日在计算总传热系数K时，污垢热阻一般不能忽视。总热阻是由热阻大的那一侧的对流传热所控制，即当两个传热膜系数相差较大时，欲提高K值，关键在于提高传热膜系数较小一侧的α。若两侧的α相差不大时，则必须同时提高两侧的α，才能提高K值。若污垢热阻为控制因素，则必须设法减慢污垢形成速率或及时清除污垢。要提高总传热系数K值，就要设法减小主要热阻。第98页，共159页，星期日，2025年，2月5日两种流体进行热交换时，在沿传热壁面的不同位置上，并在任何时间两种流体的温度皆不变化，这种传热称为定态的恒温传热。如蒸发器中，饱和蒸汽和沸腾液体间的传热。Δt=T-t式中T——热流体的温度℃；t——冷流体的温度℃。2、传热平均温度差的计算

按照参与热交换的两种流体在沿着换热器壁面流动时各点温度变化的情况，可将传热分为恒温传热与变温传热两类。

1）恒温传热第99页，共159页，星期日，2025年，2月5日在传热过程中，间壁一侧或两侧的流体沿着传热壁面，在不同位置时温度不同，但各点的温度皆不随时间而变化，即为定态的变温传热过程。该过程又可分为下列两种情况：①间壁一侧流体恒温另一侧流体变温，如用蒸汽加热另一流体以及用热流体来加热另一种在较低温度下进行沸腾的液体。②间壁两侧流体皆发生温度变化，这时参与换热的两种流体沿着传热面两侧流动，其流动方式不同，平均温度差亦不同。即平均温度差与两种流体的流向有关。生产上换热器内流体流动方向大致可分为四种情况。2）变温传热第100页，共159页，星期日，2025年，2月5日并流参与换热的两种流体在传热面的两侧分别以相同的方向流动。生产上换热器内流体流动方向大致可分为下列四种情况：逆流参与换热的两种流体在传热面的两侧分别以相对的方向流动。错流参与换热的两种流体在传热面的两侧彼此呈垂直方向流动。?折流简单折流：一侧流体只沿一个方向流动，而另一侧的流体作折流，使两侧流体间有并流与逆流的交替存在。复杂折流：参与热交换的双方流体均作折流。第101页，共159页，星期日，2025年，2月5日T2T1t1t2T1T2t1t2图两侧流体变