发布时间 : 星期三 文章化工原理指导书（章节知识梳理）更新完毕开始阅读9b9c2e6852ea551810a687ed
热、冷流体在定常的热交换过程中，温度的变化情况可分为两类： 1.恒温传热
沿传热壁面的不同位置上，两种流体的温度皆不变化，称为恒温传热。
Δtm = T-t
式中 T、t—分别表示热、冷流体的温度℃。
因此，恒温传热时，温差的计算与流向无关。 2.变温传热
若间壁一侧或两侧的流体温度沿着传热壁面在不断变化，称为变温传热。
Δtm =
?t1??t2
ln?t1/?t2（1）一侧流体温度变化，另一侧温度不变
例如：热流体为温度T的饱和蒸汽→冷凝，冷流体进、出口温度为t1、t2
T → T ， t1→t2 这种情况温差的计算与流向无关。 （2）两侧流体温度都发生变化
如热流体温度T1→T2 ，冷流体温度t1→t2
此时，热、冷流体的进出口方向不同，所得温差也不同。根据情况分别按并流和逆流计算。 3.错流或折流
?tm???tm逆 ??f(P,R)查图决定。设计中要使?大于0.8 4.逆流与并流的比较
（1）逆流操作的特点：一是在冷、热流体进、出口温度相同的条件下，
?tm逆??tm并二是可能节约冷却剂或加热剂的用量。
（2）并流的出口温度有一定的限制。如对逆流：t2> 或< T2，对于并流t2 基本计算公式（以传热管外表面积为基准） d?dd11 ??RS0?0?Rsi0?0K?0dm?didi?i 1.传热系数K：为平均温差Δtm=1℃时，在单位时间内通过单位传热面积所传 37 递的热量，单位W/（㎡·K）。表征着整个换热设备的传热强度。K实际上是整个换热设备的平均值。 2.由上式可知，传热系数K与间壁两侧流体的对流给热系数、管壁导热系数和厚度以及污垢热阻有关。 对平壁或薄壁管， 11?1??Rs0??Ri? K?0??i当管壁和污垢热阻可忽略时 111d0??? K?0?idi上式表明，传热系数K必小于任一侧的对流给热系数。 3.传热系数与总热阻 RS0R11?1总热阻：?R??????Si KA0?0A0A0?Am?iAiAi即总热阻为各串联步骤热阻之和。 控制热阻：原则上，只要减小任何一项热阻，均可使总热阻降低，也即提高了K值。但实际上总热阻往往受到上式中热阻较大一项的控制。所以欲提高K值，必须设法减少控制热阻。 一般而言，金属管壁热阻 ?往往很小。当管壁和污垢热阻也可忽略时，总?Am111d0???可知当?0K?0?idi热阻取决于?小的一侧流体的热阻。由 ?i时K≈ ?i ，当?0。因此对于易结垢的流体，要经常清?i时K≈?0（参见例4-15） 洗换热器，以减少污垢热阻，提高K。 三、壁温计算 ?Rs0t0?tw?0? 1tw?ti?Rsi1?i由上式表明，传热面两侧温差之比等于两侧热阻之比，壁温tw接近于热阻较小一侧的流体温度。当污垢热阻可忽略时，tw接近于?值大的一侧流体的温度。参 38 见例4-17。 四、传热计算类型 设计型计算：根据给定的生产要求，确定所需的换热面积，参见例（4-13）。（必须熟练掌握）。 操作型计算：主要是预测某些参数变化对换热能力的影响，并据此进行必要的调节。参见例4-14、4-15、4—16。注意流量变化时，会使?值改变，进而使K值变化，最终影响整个传热过程。 五、热辐射 1.热辐射与光辐射无本质差别，只是波长大多集中于红外线区段。理论上温度在绝对零度以上的物体均可产生热辐射，但只有高温时热辐射才成为传热的主要方式。 2.表示黑体辐射能力的定律—斯蒂芬-波尔滋曼定律 T4E0?C0() 100T4)，?表示物体的黑度，主要取决于物体实际物体的辐射能力E??C0(100的性质、表面状况。一般的表面越光滑、颜色越浅?越小。 3.灰体的辐射能力和吸收能力—克希荷夫定律 A?? 或 E?E0 A该定律表示灰体在一定温度下的辐射能力E和吸收率A的比值恒等于同温度下黑体的辐射能力E0。黑体的辐射能力强，吸热能力也强。 六、换热器 1.了解列管换热器的分类、结构、特点及选用原则。 列管换热器壳体与管束之间热应力的消除方法；流体走管程或壳程的选择原则，流体速度的选择原则，及其提高流速的方法。采用多管程的目的，壳程中装折流挡板的作用。熟悉列管换热器选型步骤 2.了解其他类型换热器的结构、特点和应用。 3.了解强化传热途径，注意新型换热器是如何强化传热的。 II典型例题 例1.有一列管换热器，装有Ф25?2.5mm钢管300根，管长为2m。求将流量 39 8000Kg/h的常压空气用于管程由20℃加热到85℃，选用108℃的饱和蒸汽在壳层冷凝加热空气。若水蒸气的冷凝给热系数为104W/（m2·K），管壁及两侧的污垢热阻忽略不计，且不计热损失。已知空气在平均温度下的物性常数为： Cp?1KJ/(kgK)，??2.85?10?2W/(mK)，??1.98?10?5Pa?s，Pr=0.7， 试求：（1）空气在管内的对流给热系数，（2）换热器的总传热系数，（3）换热器的实际面积，（4）换热器的平均温差，（5）换热器能否满足工艺要求，（6）管壁平均温度 解：（1）空气在管内流动 8000W3600?23.58kg/(m2s) 质量流速Gs=u???A??0.022?3004Re?du???0.02?23.6?2.37?104 湍流 ?51.98?100.4Nu?0.023Re0.8P?0.023?(2.37?104)0.8?0.70.4?63.06 rNu?63.06?2.85?10?2?i???89.86W/(m2K) d0.02（2） 11111???4??0.01123 K?0?i1089.86K=89.06W/(m2K) （3） 换热器的实际传热面积（以换热管外表面积计算） A实=?d0ln?3.14?0.025?2?300?47.1m2 （4）?t1?108?20?88℃ ?t2?108?85?23℃ ?tm??t1??t2?48.44℃ ln?t1/?t2（5）工艺要求的传热量： 8000Q?WCP(t2?t1)??103?(85?20)?1.44?105W 360040