換熱器選型和計算演示文稿

換熱器選型和計算演示文稿目前一頁\總數(shù)二十三頁\編于十四點優(yōu)選換熱器選型和計算目前二頁\總數(shù)二十三頁\編于十四點推薦參考書目：<化工原理>第三版/第四版.

王志魁劉麗英劉偉.<化工原理課程設(shè)計指導>.任曉光宋永吉李翠清.<換熱器設(shè)計手冊>.錢頌文目前三頁\總數(shù)二十三頁\編于十四點4換熱概述熱傳導對流傳熱一、換熱理論四、管殼式換熱器選型步驟二、管殼式換熱器三、兩流體間傳熱過程計算目前四頁\總數(shù)二十三頁\編于十四點5生產(chǎn)中的應(yīng)用：熱量的傳遞簡稱傳熱。物料的加熱或冷卻；熱量與冷量的回收利用；設(shè)備或管路的保溫。傳熱的基本方式：熱傳導；對流；熱輻射。1、傳熱概述一、換熱理論目前五頁\總數(shù)二十三頁\編于十四點6傅里葉定律2.熱傳導1)溫度場和溫度梯度溫度場：某時刻，物體內(nèi)部各點的溫度分布。

等溫面：在同一時刻，溫度場中所有溫度相同的點組成的面。

t1t2t1>t2等溫線Q注意：不同溫度的等溫面不相交。溫度梯度：溫度場內(nèi)，某一點沿其等溫面法線方向的溫度變化率。（向量，與法線方向一致，以溫度增加的方向為正。）等溫線：不同等溫面與同一平面相交的交線。目前六頁\總數(shù)二十三頁\編于十四點7式中Q──熱流量或傳熱速率，W或J/s；

A──導熱面積，m2；t/n──溫度梯度，℃/m或K/m；

──熱傳導系數(shù)，W/(m·℃)或W/(m·K)。在質(zhì)地均勻的物體內(nèi)，若等溫面上各點溫度梯度相同，則單位時間內(nèi)的傳熱量Q與溫度梯度及垂直于熱流方向上的導熱面積A成正比。2)傅里葉定律t+tt-ttnQdA─傅立葉定律數(shù)學表達式：目前七頁\總數(shù)二十三頁\編于十四點8假設(shè)：(1)A大，b?。?2)材料均勻，熱導率λ視為常數(shù)；(3)溫度僅沿x方向變化，且不隨時間變化，故為一維穩(wěn)態(tài)傳熱。單層平壁的穩(wěn)態(tài)熱傳導AQ圖中，Q─熱流量或傳熱速率，W或J/s；A

─平壁的面積，m2；b─平壁的厚度，m；─平壁的導熱系數(shù)，W/(m·℃)；t1,t2─平壁兩側(cè)的溫度，℃。t1t2btxdxQxQx+dxA目前八頁\總數(shù)二十三頁\編于十四點9對dx薄層，

導熱速率可表示為：

邊界條件為：

積分導出，單層平壁導熱速率方程式為：目前九頁\總數(shù)二十三頁\編于十四點假定：圓筒壁材質(zhì)均勻，熱導率λ為常數(shù)；溫度只沿半徑方向變化，等溫面為同心圓柱面，一維穩(wěn)態(tài)溫度場；單層圓筒壁的穩(wěn)態(tài)熱傳導圖中，Q─熱流量或傳熱速率,W或J/s；─導熱系數(shù)，W/(m·℃)或W/(m·K)；t1,t2─圓筒壁兩側(cè)的溫度,℃；r1,r2─圓筒壁內(nèi)外半徑,m。rbdt目前十頁\總數(shù)二十三頁\編于十四點11對于dr同心薄層圓筒，傳熱速率為邊界條件：

積分導出，圓筒壁導熱速率方程式為：對數(shù)平均面積：目前十一頁\總數(shù)二十三頁\編于十四點12對流傳熱過程間壁：導熱，熱阻大，溫差大。層流底層：導熱，熱阻大，溫差大。湍流核心：對流，熱阻很小，溫差很小。過渡區(qū)域：介于層流底層和湍流核心之間。熱流體冷流體3、對流傳熱目前十二頁\總數(shù)二十三頁\編于十四點13對流傳熱速率方程牛頓冷卻公式：式中 Q──對流傳熱速率，W；──對流傳熱系數(shù)，W/(m2·℃)；

t──對流傳熱溫度差，℃；

A──傳熱面積，m2。的求解是關(guān)鍵，通過對流傳熱的特征關(guān)系式求解。目前十三頁\總數(shù)二十三頁\編于十四點又稱管殼式換熱器，工業(yè)上廣泛使用。二、列管式換熱器傳熱面為殼內(nèi)所有管束壁內(nèi)外表面積。主要部件：封頭、管板、管束、折流擋板、外殼管殼式換熱器示意圖：管程：流體在同一組管束中的流程。殼程：流體在殼體中沿某一方向的流程。目前十四頁\總數(shù)二十三頁\編于十四點式中，K─總傳熱系數(shù)，W/(m2·℃)或W/(m2·K)；

Q─總傳熱速率，W或J/s；

A─總傳熱面積，m2；

tm─兩流體的平均溫差，℃或K。冷熱兩流體通過間壁傳熱過程，其總傳熱速率Q與傳熱面積A和兩流體溫度差成正比。即總傳熱速率方程式：三、兩流體間傳熱過程的計算目前十五頁\總數(shù)二十三頁\編于十四點16一、熱量衡算圖中，─熱、冷流體的質(zhì)量流量，kg/s；

cp1,cp2─熱、冷流體的比熱容，J/(Kg℃)；

h1,h2─冷流體的進、出口焓，J/kg；

H1,H2─熱流體的進、出口焓，J/kg。熱流體G1,T1,cp1,H1T2H2冷流體G2,t2,cp2,h1t2h2列管換熱器目前十六頁\總數(shù)二十三頁\編于十四點17若流體均無相變，且流體比熱容cp不隨溫度變化。此時，熱量衡算式：假設(shè)，傳熱過程無熱損失：熱量衡算式：目前十七頁\總數(shù)二十三頁\編于十四點18一、恒溫傳熱：二、變溫傳熱：二、求傳熱平均溫度差飽和蒸汽-液體沸騰兩側(cè)流體溫度沿傳熱面無變化。一側(cè)或兩側(cè)流體沿傳熱面的不同位置溫度不同。三、流體流動方式：逆流：冷熱流體沿傳熱面兩側(cè)流向相反。順流：冷熱流體沿傳熱面兩側(cè)流向相同。錯流：兩流體垂直交叉流動。折流：一側(cè)流體只沿一個方向流動，另一側(cè)流體反復改變流向來回折返流動。目前十八頁\總數(shù)二十三頁\編于十四點191、逆流和并流時的tmt2t1T1T2t1t2T1T2逆流并流傳熱平均溫差：注意：較大溫差記為t1，較小溫差記為t2；當＜2時，目前十九頁\總數(shù)二十三頁\編于十四點20：逆流時的平均溫度差2、錯流、折流時的溫度校正系數(shù)ψ是輔助量P、R的函數(shù)，即注意：校正系數(shù)ψ應(yīng)至少不小于0.8。目前二十頁\總數(shù)二十三頁\編于十四點c)固體壁面另一側(cè)冷流體b)固體壁面一側(cè)另一側(cè)21

t2dAT1t1

T2對于微元段dA，三、總傳熱系數(shù)冷流體twTw對流對流導熱熱流體tTQa)熱流體固體壁面一側(cè)微元段溫度分布：目前二十一頁\總數(shù)二十三頁\編于十四點22式中K——總傳熱系數(shù)，W/(m2·K)。穩(wěn)態(tài)熱傳導時，沿同一熱流方向上，傳熱速率為定值，故目前二十二頁\總數(shù)二十三頁\編于十四點23污垢熱阻

式中，

R1、R2——傳熱面兩側(cè)的污垢熱