傳熱技術(shù)-計(jì)算間壁式換熱器的壁溫（制藥單元操作技術(shù)課件）

計(jì)算間壁換熱器的壁溫06：計(jì)算間壁換熱器的壁溫

2能力目標(biāo)學(xué)習(xí)要求與目標(biāo)1.具有識(shí)別與判斷間壁式換熱器壁溫影響因素的能力。2.具有計(jì)算的間壁換熱器壁溫的能力。知識(shí)目標(biāo)1.掌握間壁換熱器壁溫的影響因素。2.掌握計(jì)算間壁換熱器的壁溫。素質(zhì)目標(biāo)1.培養(yǎng)誠(chéng)實(shí)守信、團(tuán)結(jié)協(xié)作、愛崗敬業(yè)精神；2.培養(yǎng)安全、環(huán)保、健康生產(chǎn)意識(shí)；3.培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度及質(zhì)量意識(shí)，具備工程管理能力；4.培養(yǎng)分析問題和解決問題的能力；5.創(chuàng)新能力培養(yǎng)等。子

分析間壁換熱器壁溫的影響因素子計(jì)算間壁換熱器的壁溫

06一、分析間壁傳熱過程的溫度分布情況：計(jì)算間壁換熱器的壁溫

子分析間壁換熱器壁溫的影響因素

換熱器間壁之所以能將熱流體通的熱量傳給冷流體,是因?yàn)殚g壁兩側(cè)流體之間存在溫度差。

經(jīng)過換熱器壁面的傳熱分為三個(gè)階段,即熱流體向壁面的對(duì)流傳熱、壁面內(nèi)導(dǎo)熱、壁面向冷流體對(duì)流傳熱,在熱流方向上溫度逐漸降低。壁面兩側(cè)流體的主體溫度及傳熱過程熱阻的大小將直接影響壁面溫度的高低。冷、熱流體通過間壁式換熱器換熱時(shí),器壁的溫度及流體流向如圖所示。06二、分析影響壁面溫度的因素：計(jì)算間壁換熱器的壁溫

子分析間壁換熱器壁溫的影響因素

在熱流體一側(cè)，熱流體向壁面對(duì)流傳熱。在熱流體流動(dòng)狀況一定的情況下，熱流體溫度越高，則壁溫越高，所以降低壁溫的有效方法是降低熱流體溫度；如果熱流體溫度一定,若通過改變流動(dòng)狀況，也能改變壁溫。06二、分析影響壁面溫度的因素：計(jì)算間壁換熱器的壁溫

子分析間壁換熱器壁溫的影響因素

熱流體流動(dòng)過程中湍動(dòng)程度越低，則熱流體與壁面的傳熱熱阻越大，造成熱流體與壁面的溫度差越大，短時(shí)間內(nèi)可能使壁面溫度降低，但長(zhǎng)時(shí)間的熱阻增大會(huì)降低換熱器傳熱速率，反而由于熱量積累造成壁溫升高。在間壁另一側(cè)，壁面向冷流體對(duì)流傳熱過程中，如果冷流體與壁面的傳熱熱阻大，將造成熱量的積累而使壁溫升高。06二、分析影響壁面溫度的因素：計(jì)算間壁換熱器的壁溫

子分析間壁換熱器壁溫的影響因素

因此，生產(chǎn)過程中經(jīng)常采用降低冷流體一側(cè)熱阻的方法來降低壁溫，比如增加冷流體湍動(dòng)程度或及時(shí)清理冷流體一側(cè)的污垢，就能有效地減小壁面與冷流體的熱阻，從而減小壁面與冷流體之間的溫度差,達(dá)到降低壁溫的目的。06：計(jì)算間壁換熱器的壁溫

子計(jì)算間壁換熱器的壁溫

一、計(jì)算清潔壁面的壁溫

在穩(wěn)定傳熱過程中，熱量從熱流體通過壁面?zhèn)鹘o冷流體，壁面兩側(cè)與壁面的對(duì)流傳熱速率及壁面內(nèi)的導(dǎo)熱速率必然相等。圓形管內(nèi)熱流體將熱量傳給管外的冷流體，于是得出傳熱方程式：

計(jì)算壁溫的表達(dá)式：

，，06：計(jì)算間壁換熱器的壁溫

一廢熱鍋爐，由φ25×2.5mm鍋爐鋼管組成，管長(zhǎng)L=6m。管外為水沸騰，絕對(duì)壓力為2.55MPa。管內(nèi)通高溫的合成轉(zhuǎn)化氣，其平均溫度為500℃。已知轉(zhuǎn)化氣一側(cè)對(duì)流傳熱系數(shù)

=300W/(m2·℃),沸騰水一側(cè)

=10000W/(m2·℃),若忽略管壁結(jié)垢所產(chǎn)生的熱阻，試求：

（1）換熱器傳熱速率；

（2）鍋爐鋼管兩側(cè)的壁溫。

06：計(jì)算間壁換熱器的壁溫

06：計(jì)算間壁換熱器的壁溫

06：計(jì)算間壁換熱器的壁溫

二、計(jì)算結(jié)垢壁面的壁溫

如果壁面兩側(cè)有污垢存在，在管內(nèi)外壁面污垢熱阻分別為Rsi和Rso，在穩(wěn)定傳熱過程中的傳熱方程式為：

06：計(jì)算間壁換熱器的壁溫

如果壁面較薄且熱導(dǎo)率較高，則導(dǎo)熱熱阻忽略可不計(jì)，壁面兩側(cè)溫度近似相等，在穩(wěn)定傳熱過程中的傳熱速率可用下式近似計(jì)算：

06：計(jì)算間壁換熱器的壁溫

在上述練習(xí)的鍋爐使用一段時(shí)間后，沸騰水一側(cè)產(chǎn)生一層污垢，污垢熱阻為

，其他條件不變，忽略導(dǎo)熱熱阻，求換熱器的傳熱系數(shù)和水一側(cè)的壁溫。解：（1）傳熱系數(shù)Ko的計(jì)算有污垢熱阻時(shí)，用式計(jì)算:

代入各值，得：

06：計(jì)算間壁換熱器的壁溫

（2）壁溫的計(jì)算

在壁內(nèi)的導(dǎo)熱熱阻忽略不計(jì)的情況下，可認(rèn)為管壁兩側(cè)溫度基本相等

，即壁溫的計(jì)算公式可近似用下式計(jì)算：

將數(shù)值代入下式計(jì)算：

解得：06：計(jì)算間壁換熱器的壁溫

三、粗略估算壁面的壁溫

如果壁面較薄且熱導(dǎo)率較高，則導(dǎo)熱熱阻忽略可不計(jì)，若忽略污垢熱阻，在穩(wěn)定傳熱過程中的傳熱方程式為：

由式可知，熱阻越小，則流體溫度與壁溫的差值越小，所以壁溫接近于

較大一側(cè)的流體溫度。

06：計(jì)算間壁換熱器的壁溫

歸納與總結(jié)1.間壁換熱器壁溫的影響因素。2.計(jì)算間壁換熱器的壁溫。計(jì)算間壁換熱器的壁溫06：計(jì)算間壁換熱器的壁溫

子計(jì)算間壁換熱器的壁溫

一、計(jì)算清潔壁面的壁溫

在穩(wěn)定傳熱過程中，熱量從熱流體通過壁面?zhèn)鹘o冷流體，壁面兩側(cè)與壁面的對(duì)流傳熱速率及壁面內(nèi)的導(dǎo)熱速率必然相等。圓形管內(nèi)熱流體將熱量傳給管外的冷流體，于是得出傳熱方程式：

計(jì)算壁溫的表達(dá)式：

，，06：計(jì)算間壁換熱器的壁溫

一廢熱鍋爐，由φ25×2.5mm鍋爐鋼管組成，管長(zhǎng)L=6m。管外為水沸騰，絕對(duì)壓力為2.55MPa。管內(nèi)通高溫的合成轉(zhuǎn)化氣，其平均溫度為500℃。已知轉(zhuǎn)化氣一側(cè)對(duì)流傳熱系數(shù)

=300W/(m2·℃),沸騰水一側(cè)

=10000W/(m2·℃),若忽略管壁結(jié)垢所產(chǎn)生的熱阻，試求：

（1）換熱器傳熱速率；

（2）鍋爐鋼管兩側(cè)的壁溫。

06：計(jì)算間壁換熱器的壁溫

06：計(jì)算間壁換熱器的壁溫

06：計(jì)算間壁換熱器的壁溫

二、計(jì)算結(jié)垢壁面的壁溫

如果壁面兩側(cè)有污垢存在，在管內(nèi)外壁面污垢熱阻分別為Rsi和Rso，在穩(wěn)定傳熱過程中的傳熱方程式為：

06：計(jì)算間壁換熱器的壁溫

如果壁面較薄且熱導(dǎo)率較高，則導(dǎo)熱熱阻忽略可不計(jì)，壁面兩側(cè)溫度近似相等，在穩(wěn)定傳熱過程中的傳熱速率可用下式近似計(jì)算：

06：計(jì)算間壁換熱器的壁溫

在上述練習(xí)的鍋爐使用一段時(shí)間后，沸騰水一側(cè)產(chǎn)生一層污垢，污垢熱阻為

，其他條件不變，忽略導(dǎo)熱熱阻，求換熱器的傳熱系數(shù)和水一側(cè)的壁溫。解：（1）傳熱系數(shù)Ko的計(jì)算有污垢熱阻時(shí)，用式計(jì)算:

代入各值，得：

06：計(jì)算間壁換熱器的壁溫

（2）壁溫的計(jì)算

在壁內(nèi)的導(dǎo)熱熱阻忽略不計(jì)的情況下，可認(rèn)為管壁兩側(cè)溫度基本相等

，即壁溫的計(jì)算公式可近似用下式計(jì)算：

將數(shù)值代入下式計(jì)算：

解得：06：計(jì)算間壁換熱器的壁溫

三、粗略估算壁面的壁溫

如果壁面較薄且熱導(dǎo)率較高，則