化工原理---传热ppt课件.ppt

没有明确的价值取向和人生目标，实现自我人生价值就无从谈起。人生价值就是人生目标，就是人生责任。每承担一次责任第3章 传热1没有明确的价值取向和人生目标，实现自我人生价值就无从谈起。人生价值就是人生目标，就是人生责任。每承担一次责任主要内容 4.1 概述 4.2 热传导 4.3 对流传热概述 4.4 对流传热系数关联式 4.5 传热过程计算 4.6 辐射传热 4.7 换热器2没有明确的价值取向和人生目标，实现自我人生价值就无从谈起。人生价值就是人生目标，就是人生责任。每承担一次责任基本要求l了解热传导基本原理，掌握傅立叶定律及平壁、圆筒壁的热传导计算；l了解对流传热的基本原理、牛顿冷却定律及影响对流传热的因素；掌握对流传热系数的物理意义和经验关联式的用法、使用条件及注意事项；l了解辐射传热的基本概念及基本定律；l熟练掌握传热过程的计算，传热基本方程式、热流量、平均传热温度差、总传热系数的计算；了解强化传热过程的途径；l了解工业生产中常用的换热器类型、结构、特点；掌握列管式换热器的设计、选型。3没有明确的价值取向和人生目标，实现自我人生价值就无从谈起。人生价值就是人生目标，就是人生责任。每承担一次责任第三章传热4没有明确的价值取向和人生目标，实现自我人生价值就无从谈起。人生价值就是人生目标，就是人生责任。每承担一次责任传热热量从高温度区向低温度区移动的过程称为热量传递，简称传热。一是强化传热过程，如各种换热设备中的传热。二是削弱传热过程，如对设备或管道的保温，以减少热损失。化工生产中对传热过程的要求第一节 概述传热的推动力温度差 传热的方向高温向低温 5没有明确的价值取向和人生目标，实现自我人生价值就无从谈起。人生价值就是人生目标，就是人生责任。每承担一次责任一、传热的基本方式 若物体各部分之间不发生相对位移，仅借分子、原子和自由电子等微观粒子的热运动而引起的热量传递称为热传导(又称导热)。相互接触的物质之间静止的物质内部层流流动的物质内部热传导(导热)发生在6没有明确的价值取向和人生目标，实现自我人生价值就无从谈起。人生价值就是人生目标，就是人生责任。每承担一次责任1.热传导（又称导热）热传导的机理 在金属固体中，热传导起因于自由电子的运动；在不良导体的固体中和大部分液体中，热传导是通过晶格结构的振动，即原子、分子在平衡位置附近的振动来实现的；在气体中，热传导则是由于分子不规则运动而引起的。7没有明确的价值取向和人生目标，实现自我人生价值就无从谈起。人生价值就是人生目标，就是人生责任。每承担一次责任 流体各部分之间发生相对位移所引起的热传递过程称为热对流(简称对流)。热对流仅发生在流体中。依据流体中产生对流的原因，又可将对流分为：对流2.热对流（对流）自然对流强制对流8没有明确的价值取向和人生目标，实现自我人生价值就无从谈起。人生价值就是人生目标，就是人生责任。每承担一次责任 流体流过固体表面时发生传热过程，即是热由流体传到固体表面(或反之)的过程，通常将它称为对流传热(又称为给热)。2.热对流（对流）对流传热注意：热对流和对流传热是两个不同的概念。9没有明确的价值取向和人生目标，实现自我人生价值就无从谈起。人生价值就是人生目标，就是人生责任。每承担一次责任3.热辐射 因热的原因而产生的电磁波在空间的传递，称为热辐射。热辐射的特点是：热辐射 不需要任何介质，可以在真空中传播；不仅有能量的传递，而且还有能量形式的转移；任何物体只要在热力学温度零度以上，都能发射辐射能，但是只有在物体温度较高时，热辐射才能成为主要的传热方式。10没有明确的价值取向和人生目标，实现自我人生价值就无从谈起。人生价值就是人生目标，就是人生责任。每承担一次责任二、间壁式换热器中的传热过程热流体侧的对流传热间壁的导热冷流体侧的对流传热三个串联传热环节图4-3 间壁两侧流体间传热对流传热导热对流传热11没有明确的价值取向和人生目标，实现自我人生价值就无从谈起。人生价值就是人生目标，就是人生责任。每承担一次责任1.套管式换热器12没有明确的价值取向和人生目标，实现自我人生价值就无从谈起。人生价值就是人生目标，就是人生责任。每承担一次责任2.管壳式换热器壳体、管板、管束、顶盖（封头）、挡板 纵向横向13没有明确的价值取向和人生目标，实现自我人生价值就无从谈起。人生价值就是人生目标，就是人生责任。每承担一次责任2.管壳式换热器14没有明确的价值取向和人生目标，实现自我人生价值就无从谈起。人生价值就是人生目标，就是人生责任。每承担一次责任图4-5 单程管壳式换热器1-外壳 2-管束 3、4-接管 5-封头 6-管板 7-挡板 8-泄水池 2.管壳式换热器动画15没有明确的价值取向和人生目标，实现自我人生价值就无从谈起。人生价值就是人生目标，就是人生责任。每承担一次责任2.管壳式换热器图4-6 双程管壳式换热器1壳体 2管束 3挡板 4隔板动画16没有明确的价值取向和人生目标，实现自我人生价值就无从谈起。人生价值就是人生目标，就是人生责任。每承担一次责任q，单位面积的传热速率，J/(s,m2)，W/m2。Q，单位时间内通过传热面的热量，J/s，W。基本概念传热速率热通量整个传热面的热阻单位传热面积的热阻传热速率=传热推动力(温度差)/传热热阻17没有明确的价值取向和人生目标，实现自我人生价值就无从谈起。人生价值就是人生目标，就是人生责任。每承担一次责任稳态传热和非稳态传热如不加说明一般都指稳态传热过程。物理量不随时间而变物理量不随时间变化稳态传热非稳态传热18没有明确的价值取向和人生目标，实现自我人生价值就无从谈起。人生价值就是人生目标，就是人生责任。每承担一次责任 在化工生产中，物料在换热器内被加热或冷却时，通常需要用另一种流体供给或取走热量，此种流体称为载热体。起加热作用起冷却作用 载热体高温载热体（加热剂）低温载热体（冷却剂）基本概念19没有明确的价值取向和人生目标，实现自我人生价值就无从谈起。人生价值就是人生目标，就是人生责任。每承担一次责任 载热体的选择及常用载热体 载热体的温度易调节控制；载热体的饱和蒸气压较低,加热时不易分解；载热体的毒性小，不易燃、易爆，不易腐蚀设备；价格便宜，来源容易。载热体的选择要求加热剂适用温度，热水40100饱和蒸汽100180矿物油180250联苯混合物255380（蒸汽）熔盐142530烟道气加热剂1000 冷却剂 适用温度，水080 空气30盐水015氨蒸汽 非金属固体 液体 气体 T，气体，水，其它液体的 。24没有明确的价值取向和人生目标，实现自我人生价值就无从谈起。人生价值就是人生目标，就是人生责任。每承担一次责任3.2.2平壁热传导假设：导热系数不随温度变化，或可取平均值；一维稳态；忽略热损失。图4-8 单层平壁热传导1.单层平壁的热传导25没有明确的价值取向和人生目标，实现自我人生价值就无从谈起。人生价值就是人生目标，就是人生责任。每承担一次责任对平壁一维稳态热传导 积分并整理得1.单层平壁的热传导导热热阻单层平壁的热传导速率方程式26没有明确的价值取向和人生目标，实现自我人生价值就无从谈起。人生价值就是人生目标，就是人生责任。每承担一次责任2.多层平壁的热传导图4-9 三层平壁热传导假设：导热系数不随温度变化，或可取平均值；一维稳态；忽略热损失；没有接触热阻。27没有明确的价值取向和人生目标，实现自我人生价值就无从谈起。人生价值就是人生目标，就是人生责任。每承担一次责任2.多层平壁的热传导显然，通过每一层的Q=常数，或q=常数推广至n层平壁，多层平壁的热传导速率方程式28没有明确的价值取向和人生目标，实现自我人生价值就无从谈起。人生价值就是人生目标，就是人生责任。每承担一次责任2.多层平壁的热传导 思考：厚度相同的三层平壁传热，温度分布如图所示，哪一层热阻最大，说明各层的大小排列。t1t2t2t4t3温差与热阻的关系：各层的温差与热阻成正比，温差越大，热阻越大。29没有明确的价值取向和人生目标，实现自我人生价值就无从谈起。人生价值就是人生目标，就是人生责任。每承担一次责任2.多层平壁的热传导影响因素：接触材料的种类及硬度接触面的粗糙程度接触面的压紧力空隙内的流体性质 接触热阻一般通过实验测定或凭经验估计接触热阻接触热阻30没有明确的价值取向和人生目标，实现自我人生价值就无从谈起。人生价值就是人生目标，就是人生责任。每承担一次责任图4-11 单层圆筒壁的热传导3.2.3圆筒壁的热传导假设：一维稳态温度场。Q为常数，但传热面积S和热通量q均随半径而变。31没有明确的价值取向和人生目标，实现自我人生价值就无从谈起。人生价值就是人生目标，就是人生责任。每承担一次责任通过该薄圆筒壁的传热速率可以表示为 积分并整理得微分式 积分式 3.2.3.1单层圆筒壁的热传导32没有明确的价值取向和人生目标，实现自我人生价值就无从谈起。人生价值就是人生目标，就是人生责任。每承担一次责任可写成与单层平壁热传导速率方程相类似的形式 其中:圆筒壁的对数平均面积3.2.3.1单层圆筒壁的热传导或单层圆筒壁的热传导速率方程式圆筒壁的对数平均半径注：当r2/r1TWTTW热流体37没有明确的价值取向和人生目标，实现自我人生价值就无从谈起。人生价值就是人生目标，就是人生责任。每承担一次责任 对流传热是借流体质点的移动和混合而完成的，因此对流传热与流体流动状况密切相关。对流传热图4-13 对流传热的温度分布情况1.对流传热分析38没有明确的价值取向和人生目标，实现自我人生价值就无从谈起。人生价值就是人生目标，就是人生责任。每承担一次责任层流内层缓冲层湍流核心 湍流边界层传热方式热传导热传导和对流对流1.对流传热分析温度梯度 较大居中较小热阻 较大居中较小 对流传热是集热对流和热传导于一体的综合现象。对流传热的热阻主要集中在层流内层，因此，减薄层流内层的厚度是强化对流传热的主要途径。39没有明确的价值取向和人生目标，实现自我人生价值就无从谈起。人生价值就是人生目标，就是人生责任。每承担一次责任2.热边界层 靠近壁面的存在温度梯度的薄流体层定义为热边界层。在热边界层以外的区域，流体的温度基本上相同，即温度梯度可视为零。热边界层图 4-14 平板上的热边界层o40没有明确的价值取向和人生目标，实现自我人生价值就无从谈起。人生价值就是人生目标，就是人生责任。每承担一次责任 若紧靠壁面处薄层流体内的传热只能是热传导，则传热速率可用傅里叶定律表示，即 紧靠壁面处薄层流体的温度梯度2.热边界层 根据牛顿冷却定律，流体和壁面间的对流传热速率方程为换热器任一截面上与热流体相接触一侧的壁温 换热器任一截面上热流体的平均温度41没有明确的价值取向和人生目标，实现自我人生价值就无从谈起。人生价值就是人生目标，就是人生责任。每承担一次责任 对流传热速率方程对热流体而言：对冷流体而言：若热流体走管内，冷流体走管外：具体表达式：热流体冷流体twTwtT42没有明确的价值取向和人生目标，实现自我人生价值就无从谈起。人生价值就是人生目标，就是人生责任。每承担一次责任对流传热速率方程热流体冷流体twTwtT采用平均传热系数表示：流体与壁面温差的平均值平均对流传热系数对流传热热阻牛顿冷却定律思考：写出图示的冷、热流体牛顿冷却定律的具体表达式？牛顿冷却定律并非从理论上推导的结果，而只是一种推论，是一个实验定律。43没有明确的价值取向和人生目标，实现自我人生价值就无从谈起。人生价值就是人生目标，就是人生责任。每承担一次责任3.3.2 对流传热系数物理意义：表示单位温度差下，单位传热面积的对流传热速率，W/(m2)；反映对流传热的快慢，越大，对流传热越快；不是流体本身的物理性质，与流体的流动状态、有无相变、流体物性、壁面情况、流体流动的原因等有关。44没有明确的价值取向和人生目标，实现自我人生价值就无从谈起。人生价值就是人生目标，就是人生责任。每承担一次责任3.3.2 对流传热系数空气中水中总之：油类中的量级45没有明确的价值取向和人生目标，实现自我人生价值就无从谈起。人生价值就是人生目标，就是人生责任。每承担一次责任a的影响因素1.流体的种类和相变化情况:2.流体的特性:3.流体的温度4.流体的流动状态:5.流体流动的原因：6.传热面的形状、位置和大小al ag，a相变 a非相变a湍流 a层流a强制对流 a自然对流形状：如管、板、管束等；大小：如管径和管长等；位置：如管子的排列方式（管束有正四方形和三角形 排列）；管或板是垂直放置还是水平放置。Re;Re;cpcp；3.3.2 对流传热系数46没有明确的价值取向和人生目标，实现自我人生价值就无从谈起。人生价值就是人生目标，就是人生责任。每承担一次责任3.3.3 对流传热系数关联式3.3.1 影响对流传热系数的因素3.3.2 流体无相变时的对流传热系数3.3.3 流体有相变时的对流传热系数3.3.4 壁温的估算47没有明确的价值取向和人生目标，实现自我人生价值就无从谈起。人生价值就是人生目标，就是人生责任。每承担一次责任对流传热分类:(从大类小类具体情况)对流传热有相变传热无相变传热冷凝传热沸腾传热自然对流强制对流管外对流管内对流圆形直管非圆管道弯管湍流过渡流滞流(层流)对流给热系数的因素非常多，工程上采用因次分析和实验的方法确定不同影响因素之间的具体关系，所有这些关系式统称为对流给热系数的经验关联式。影响对流传热系数的因素48没有明确的价值取向和人生目标，实现自我人生价值就无从谈起。人生价值就是人生目标，就是人生责任。每承担一次责任1.准数关联式强制对流（无相变）传热时的准数关联式 自然对流（无相变）传热时的准数关联式 具体关联式由实验确定，使用关联式时应注意以下问题。定性温度。各准数中的流体物性应按什么温度查取。特性尺寸。Nu、Re等准数中的l应如何确定。49没有明确的价值取向和人生目标，实现自我人生价值就无从谈起。人生价值就是人生目标，就是人生责任。每承担一次责任1.流体在管内作强制对流 思考：与u、d有何比例关系？（4-70）1）流体在圆形管内作强制湍流50没有明确的价值取向和人生目标，实现自我人生价值就无从谈起。人生价值就是人生目标，就是人生责任。每承担一次责任 情况流体被加热被冷却液体气体被冷却情况怎样？思考：为什么加热时n取0.4，冷却时取0.3？层流底层温度高于平均温度,减小,层流底层变薄,变大。Pr1;Pr0.4Pr0.3层流底层温度高于平均温度,更大,层流底层更厚,更小。Pr1;Pr0.4Pr0.351没有明确的价值取向和人生目标，实现自我人生价值就无从谈起。人生价值就是人生目标，就是人生责任。每承担一次责任1.流体在管内作强制对流Why？Why？因为：管内未充分发展，层流底层较薄，热阻较小。若使用条件不满足上述条件时，需修正：（1）对于短管，L/d10m/s）同向时，；反向时，；u （4）不凝气体：不凝气体存在，导致，定期排放。（5）冷凝壁面的影响：沿冷凝液流动方向上液膜增厚，58没有明确的价值取向和人生目标，实现自我人生价值就无从谈起。人生价值就是人生目标，就是人生责任。每承担一次责任1.蒸汽冷凝 4）膜状冷凝传热的强化减薄冷凝液液膜厚度；l 选择正确的蒸汽流动方向；l在传热面上垂直方向上刻槽或安装若干条金属丝等。59没有明确的价值取向和人生目标，实现自我人生价值就无从谈起。人生价值就是人生目标，就是人生责任。每承担一次责任2.液体沸腾产生沸腾现象的必要条件：粗糙不平的地方60没有明确的价值取向和人生目标，实现自我人生价值就无从谈起。人生价值就是人生目标，就是人生责任。每承担一次责任2.液体沸腾1）液体沸腾曲线核状沸腾在工业上具有重要意义 优点：大，tW小。动画61没有明确的价值取向和人生目标，实现自我人生价值就无从谈起。人生价值就是人生目标，就是人生责任。每承担一次责任2.液体沸腾2）沸腾传热系数的计算见P260式4-914-953）影响沸腾传热的因素（1）液体的性质 强化措施：加表面活性剂（乙醇、丙酮等）（3）操作压强（2）温差在核状沸腾阶段温差提高，（4）加热面新的、洁净的、粗糙的加热面，大强化措施：将表面腐蚀，烧结金属粒62没有明确的价值取向和人生目标，实现自我人生价值就无从谈起。人生价值就是人生目标，就是人生责任。每承担一次责任 若紧靠壁面处薄层流体内的传热只能是热传导，则传热速率可用傅里叶定律表示，即 紧靠壁面处薄层流体的温度梯度2.热边界层 根据牛顿冷却定律，流体和壁面间的对流传热速率方程为换热器任一截面上与热流体相接触一侧的壁温 换热器任一截面上热流体的平均温度63没有明确的价值取向和人生目标，实现自我人生价值就无从谈起。人生价值就是人生目标，就是人生责任。每承担一次责任因此有 上式为对流传热系数的另一定义式，该式表明，对于一定的流体和温度差，只要知道壁面附近的流体层的温度梯度，就可由该式求得。热边界层的厚薄影响层内的温度分布，因而影响温度梯度。当边界层内、外侧的温度差一定时，热边界层愈薄，则(dt/dy)w愈大，因而就愈大。反之，则相反。2.热边界层64没有明确的价值取向和人生目标，实现自我人生价值就无从谈起。人生价值就是人生目标，就是人生责任。每承担一次责任 流体在管内流动时，热边界层的发展过程也和流动边界层相似。流体进入管口后，边界层开始沿管长而增厚;在距管入口一定距离处，于管子中心相汇合，边界层厚度即等于管子的半径，此时称为充分发展流动。流体在管内传热时，从开始加热(或冷却)到达到基本稳定的这一段距离称为进口段。2.热边界层65没有明确的价值取向和人生目标，实现自我人生价值就无从谈起。人生价值就是人生目标，就是人生责任。每承担一次责任保温层的临界直径问题：保温层越厚，保温效果越好吗？或临界半径 临界直径 66没有明确的价值取向和人生目标，实现自我人生价值就无从谈起。人生价值就是人生目标，就是人生责任。每承担一次责任保温层的临界直径图4-15 保温层的临界直径dc故Q有极大值。67没有明确的价值取向和人生目标，实现自我人生价值就无从谈起。人生价值就是人生目标，就是人生责任。每承担一次责任3.5 传热过程计算3.5.1 热量衡算3.5.2 总传热速率微分方程和总传热系数3.5.3 平均温度差法和总传热速率方程3.5.4 总传热速率方程的应用3.5.5 传热单元数法68没有明确的价值取向和人生目标，实现自我人生价值就无从谈起。人生价值就是人生目标，就是人生责任。每承担一次责任换热器的热负荷（传热任务）热流体：Wh cph T1冷流体：Wc cpc t1冷流体:t2热流体：T2（1）无相变时：（2）有相变时（无温度变化）：假设无热损失，则：热流体放出的热量=冷流体吸收的热量。69没有明确的价值取向和人生目标，实现自我人生价值就无从谈起。人生价值就是人生目标，就是人生责任。每承担一次责任热量衡算式（3）有温变也有相变过程,需分段计算例:在1atm下,120、W(kg/s)过热蒸汽变为60 水,求单位时间放出的热量。120 蒸汽100 蒸汽 100 水 60 水12370没有明确的价值取向和人生目标，实现自我人生价值就无从谈起。人生价值就是人生目标，就是人生责任。每承担一次责任3.5 传热过程计算3.5.1 热量衡算3.5.2 总传热速率微分方程和总传热系数71没有明确的价值取向和人生目标，实现自我人生价值就无从谈起。人生价值就是人生目标，就是人生责任。每承担一次责任 通过换热器中任一微元面积dS的间壁两侧流体的传热速率方程，可以仿照对流传热速率方程写出，即1.总传热速率微分方程热流体冷流体tT72没有明确的价值取向和人生目标，实现自我人生价值就无从谈起。人生价值就是人生目标，就是人生责任。每承担一次责任 总传热系数必须和所选择的传热面积相对应，选择的传热面积不同，总传热系数的数值也不同。总传热速率微分方程1.总传热速率微分方程73没有明确的价值取向和人生目标，实现自我人生价值就无从谈起。人生价值就是人生目标，就是人生责任。每承担一次责任显然有 管内径管外径平均管径 工程上大多以外表面积为基准，故后面讨论中，除非特别说明，都是基于外表面积的总传热系数。1.总传热速率微分方程74没有明确的价值取向和人生目标，实现自我人生价值就无从谈起。人生价值就是人生目标，就是人生责任。每承担一次责任2.总传热系数 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。取得K的途径:（1）分析计算（2）实验查定（3）经验数据75没有明确的价值取向和人生目标，实现自我人生价值就无从谈起。人生价值就是人生目标，就是人生责任。每承担一次责任 两流体通过管壁的传热包括以下过程:热流体在流动过程中将热量传给管壁的对流传热；通过管壁的热传导；管壁与流动中的冷流体之间的对流传热。2.总传热系数1）总传热系数的计算热流体冷流体twtTwT76没有明确的价值取向和人生目标，实现自我人生价值就无从谈起。人生价值就是人生目标，就是人生责任。每承担一次责任 对稳态传热过程，各串联环节的传热速率必然相等，即 或2.总传热系数移项后相加，得热流体冷流体twtTwT77没有明确的价值取向和人生目标，实现自我人生价值就无从谈起。人生价值就是人生目标，就是人生责任。每承担一次责任2.总传热系数上式两边均除以，并利用，得比较 78没有明确的价值取向和人生目标，实现自我人生价值就无从谈起。人生价值就是人生目标，就是人生责任。每承担一次责任基于管内表面积的局部总传热系数 基于平均表面积的局部总传热系数 基于管外表面积的局部总传热系数 得2.总传热系数79没有明确的价值取向和人生目标，实现自我人生价值就无从谈起。人生价值就是人生目标，就是人生责任。每承担一次责任设计中应考虑污垢热阻的影响，即 管壁外表面污垢热阻管壁内表面污垢热阻总传热系数计算式某些常见流体的污垢热阻的经验值可查附录。2.总传热系数污垢热阻(又称污垢系数)因为垢层导热系数很小，即使厚度不大，垢层热阻也很大，往往会成为主要热阻，必须给予足够重视。80没有明确的价值取向和人生目标，实现自我人生价值就无从谈起。人生价值就是人生目标，就是人生责任。每承担一次责任提高总传热系数途径的分析 总热阻=管内热阻+管内垢阻+壁阻+管外垢阻+管外热阻壁阻总热阻管内热阻管内垢阻管外垢阻管外热阻2.总传热系数81没有明确的价值取向和人生目标，实现自我人生价值就无从谈起。人生价值就是人生目标，就是人生责任。每承担一次责任2.总传热系数对平壁或薄管壁，ddi do dm，且管壁热阻和污垢热阻可以忽略。管壁内侧对流传热控制若管壁内、外侧对流传热控制相当若，则若管壁外侧对流传热控制，则82没有明确的价值取向和人生目标，实现自我人生价值就无从谈起。人生价值就是人生目标，就是人生责任。每承担一次责任l 欲提高K值，强化传热，最有效的办法是减小控制热阻。l 当两侧对流传热系数相差较大时，K近似等于 中小者。2.总传热系数83没有明确的价值取向和人生目标，实现自我人生价值就无从谈起。人生价值就是人生目标，就是人生责任。每承担一次责任2.总传热系数2）K的实验查定3）总传热系数的经验值（查P229表4-6）在有关传热手册和专著中载有某些情况下 K 的经验数值，可供设计参考。84没有明确的价值取向和人生目标，实现自我人生价值就无从谈起。人生价值就是人生目标，就是人生责任。每承担一次责任3.5 传热过程计算3.5.1 热量衡算3.5.2 总传热速率微分方程和总传热系数3.5.3 平均温度差法和总传热速率方程85没有明确的价值取向和人生目标，实现自我人生价值就无从谈起。人生价值就是人生目标，就是人生责任。每承担一次责任 传热为稳态操作过程；两流体的比热容均为常量(可取为换热器进、出口下的平均值)；总传热系数K为常量，即K值不随换热器的管长而变化；换热器的热损失可以忽略。为了积分式，作以下简化假定：86没有明确的价值取向和人生目标，实现自我人生价值就无从谈起。人生价值就是人生目标，就是人生责任。每承担一次责任冷流体温度 热流体温度 1.恒温传热时的平均温度差Tt蒸汽冷凝液体沸腾S87没有明确的价值取向和人生目标，实现自我人生价值就无从谈起。人生价值就是人生目标，就是人生责任。每承担一次责任1)逆流和并流时的平均温度差逆流并流2.变温传热时的平均温度差图4-16 变温传热时的温度变化(a)逆流(b)并流88没有明确的价值取向和人生目标，实现自我人生价值就无从谈起。人生价值就是人生目标，就是人生责任。每承担一次责任 以逆流为例，推导出计算平均温度差的通式。常量常量二、变温传热时的平均温度差89没有明确的价值取向和人生目标，实现自我人生价值就无从谈起。人生价值就是人生目标，就是人生责任。每承担一次责任因此，及 都是直线关系，可分别表示为 2.变温传热时的平均温度差两式相减t与Q呈直线关系。90没有明确的价值取向和人生目标，实现自我人生价值就无从谈起。人生价值就是人生目标，就是人生责任。每承担一次责任图4-17 逆流时平均温度差的推导2.变温传热时的平均温度差91没有明确的价值取向和人生目标，实现自我人生价值就无从谈起。人生价值就是人生目标，就是人生责任。每承担一次责任由前述假定知K为常量，故积分上式可得总传热速率方程式2.变温传热时的平均温度差因此92没有明确的价值取向和人生目标，实现自我人生价值就无从谈起。人生价值就是人生目标，就是人生责任。每承担一次责任对数平均温度差上式为逆流和并流时计算平均温度差的通式。在工程计算中，当 时，可用算术平均温度差（）代替对数平均温度差，其误差不超过4%。2.变温传热时的平均温度差93没有明确的价值取向和人生目标，实现自我人生价值就无从谈起。人生价值就是人生目标，就是人生责任。每承担一次责任2）错流和折流时的平均温度差2.变温传热时的平均温度差图4-18 错流和折流示意图(a)错流(b)折流错流 折流 94没有明确的价值取向和人生目标，实现自我人生价值就无从谈起。人生价值就是人生目标，就是人生责任。每承担一次责任 温度差校正系数t值可根据P和R两因数从图4-19中的相应图中查得。2.变温传热时的平均温度差95没有明确的价值取向和人生目标，实现自我人生价值就无从谈起。人生价值就是人生目标，就是人生责任。每承担一次责任温差修正曲线(P232)96没有明确的价值取向和人生目标，实现自我人生价值就无从谈起。人生价值就是人生目标，就是人生责任。每承担一次责任 值恒小于1，这是由于各种复杂流动中同时存在逆流和并流的缘故。通常在换热器的设计中规定，值不应小于0.8。若低于此值，则应考虑增加壳方程数，将多台换热器串联使用，使传热过程接近于逆流。2.变温传热时的平均温度差97没有明确的价值取向和人生目标，实现自我人生价值就无从谈起。人生价值就是人生目标，就是人生责任。每承担一次责任2.变温传热时的平均温度差3）流向的选择任务:冷流体被加热,求加热剂消耗量。（1）流体最终温度和载热体消耗量比较:T1T2t1t2并流逆流:t1并流:t2逆流T1T2t1t298没有明确的价值取向和人生目标，实现自我人生价值就无从谈起。人生价值就是人生目标，就是人生责任。每承担一次责任2.变温传热时的平均温度差（2）传热温差的比较500C 20C150C 80C并流500C 80C150C 20C逆流99没有明确的价值取向和人生目标，实现自我人生价值就无从谈起。人生价值就是人生目标，就是人生责任。每承担一次责任2.变温传热时的平均温度差总结：l一般情况下，逆流优于并流，工程上，多采用逆流操作：当流体进、出口温度已经确定时，逆流操作的平均温度差比并流时大，传递相同热量Q，所需传热面积小，而且可以节省加热介质或冷却介质的用量。l某些情况下，只能采用并流操作：（1）热敏性物料的加热，采用并流可避免出口温度过高影响产品质量；（2）高温换热器中，逆流时t2和T1集中在一端，采用并流，可降低该处壁温，延长换热器使用寿命。100没有明确的价值取向和人生目标，实现自我人生价值就无从谈起。人生价值就是人生目标，就是人生责任。每承担一次责任小 结LMTD法-对数平均温差法（逆、并流）（其他流动情况）101没有明确的价值取向和人生目标，实现自我人生价值就无从谈起。人生价值就是人生目标，就是人生责任。每承担一次责任3.5 传热过程计算3.5.1 热量衡算3.5.2 总传热速率微分方程和总传热系数3.5.3 平均温度差法和总传热速率方程3.5.4 总传热速率方程的应用102没有明确的价值取向和人生目标，实现自我人生价值就无从谈起。人生价值就是人生目标，就是人生责任。每承担一次责任1.传热面积的计算S=？80C50C30C20C能否用并流？103没有明确的价值取向和人生目标，实现自我人生价值就无从谈起。人生价值就是人生目标，就是人生责任。每承担一次责任2.实验测定总传热系数K例:为测定一台列管式换热器的K,将1100m3/h(标态)压缩空气经换热器从140冷却至60,冷却介质为水,水温从28 升到38(逆流),该换热器规格为:252 2200mm;n=91根。此换热器在此操作条件下K=?0C100C查哪个温度？140C38C60C28C104没有明确的价值取向和人生目标，实现自我人生价值就无从谈起。人生价值就是人生目标，就是人生责任。每承担一次责任3.换热器的操作型计算例：有一逆流操作的换热器,热流体为空气,1100 W/(m2),冷却水走管内,22000 W/(m2.)。已知t120,t285,T1100,T270,忽略管壁热阻和传热面积的变化。当水流量增加一倍时,试求:（1）水和空气的出口温度t2和T2；（2）热流量Q 比原热量Q增加多少？比较原工况和新工况解：对原工况：105没有明确的价值取向和人生目标，实现自我人生价值就无从谈起。人生价值就是人生目标，就是人生责任。每承担一次责任（原工况）同样：（新工况）其中：106没有明确的价值取向和人生目标，实现自我人生价值就无从谈起。人生价值就是人生目标，就是人生责任。每承担一次责任由热量衡算式有：由热量衡算式有：(2)(2)新旧两种工况的传热速率之比：新旧两种工况的传热速率之比：107没有明确的价值取向和人生目标，实现自我人生价值就无从谈起。人生价值就是人生目标，就是人生责任。每承担一次责任3.5 传热过程计算3.5.1 热量衡算3.5.2 总传热速率微分方程和总传热系数3.5.3 平均温度差法和总传热速率方程3.5.4 总传热速率方程的应用3.5.5 传热单元数法108没有明确的价值取向和人生目标，实现自我人生价值就无从谈起。人生价值就是人生目标，就是人生责任。每承担一次责任问题：在操作型计算中，需要同时确定 T2 和 t2(在传热速率方程式的对数项中)，若采用传热速率方程和热量平衡方程联立求解的方法，比较麻烦。解决方法：传热单元数（NTU）法手段：将两个出口温度用热量衡算式消去一个。概述109没有明确的价值取向和人生目标，实现自我人生价值就无从谈起。人生价值就是人生目标，就是人生责任。每承担一次责任1.传热效率换热器的传热效率定义为 假设换热器中流体无相变化及热损失可忽略，则Q可由换热器的热量衡算式得到：110没有明确的价值取向和人生目标，实现自我人生价值就无从谈起。人生价值就是人生目标，就是人生责任。每承担一次责任最大可能的传热量可用下式表示，式中Wcp 称为流体的热容量流率，下标min表示两流体中热容量流率较小者，并称此流体为最小值流体。换热器中可能达到的最大温差 较小者具有较大温差 1.传热效率111没有明确的价值取向和人生目标，实现自我人生价值就无从谈起。人生价值就是人生目标，就是人生责任。每承担一次责任 若冷流体为最小值流体，则传热效率为 如果热流体为最小值流体，则传热效率为1.传热效率112没有明确的价值取向和人生目标，实现自我人生价值就无从谈起。人生价值就是人生目标，就是人生责任。每承担一次责任2.传热单元数NTU对冷流体：基于冷流体的传热单元数113没有明确的价值取向和人生目标，实现自我人生价值就无从谈起。人生价值就是人生目标，就是人生责任。每承担一次责任对于热流体，同样可写出基于冷流体的传热单元数基于热流体的传热单元数2.传热单元数NTU114没有明确的价值取向和人生目标，实现自我人生价值就无从谈起。人生价值就是人生目标，就是人生责任。每承担一次责任2.传热单元数NTU传热单元数的物理意义:传热单元长度，Hc传热单元数(NTU)c管长115没有明确的价值取向和人生目标，实现自我人生价值就无从谈起。人生价值就是人生目标，就是人生责任。每承担一次责任 温度的量纲为1的函数，反映传热推动力和传热所要求的温度变化。若传热推动力愈大，所要求的温度变化愈小，则所需要的传热单元数愈少。长度量纲，是传热的热阻和流体流动状况的函数。若总传热系数愈大，即热阻愈小，则传热单元长度愈短，所需传热面积愈小。2.传热单元数NTU传热单元数传热单元长度116没有明确的价值取向和人生目标，实现自我人生价值就无从谈起。人生价值就是人生目标，就是人生责任。每承担一次责任2.传热单元数NTU即：什么是传热单元数？传热单元的个数就是传热单元数。HcT2T1t1t2Th2Th1tc1tc2L以逆流为例，将整个传热面分成若干段，每段为一个传热单元，应满足：117没有明确的价值取向和人生目标，实现自我人生价值就无从谈起。人生价值就是人生目标，就是人生责任。每承担一次责任若冷流体为最小值流体，则若热流体为最小值流体，则3.传热效率与传热单元数的关系118没有明确的价值取向和人生目标，实现自我人生价值就无从谈起。人生价值就是人生目标，就是人生责任。每承担一次责任 对一定形式的换热器，可推导出传热效率和传热单元数的关系。3.传热效率与传热单元数的关系单程并流换热器119没有明确的价值取向和人生目标，实现自我人生价值就无从谈起。人生价值就是人生目标，就是人生责任。每承担一次责任对于单程逆流换热器，1）当两流体中任一流体发生相变时 3.传热效率与传热单元数的关系2）当两流体的热容流率相等，即 时120没有明确的价值取向和人生目标，实现自我人生价值就无从谈起。人生价值就是人生目标，就是人生责任。每承担一次责任3.传热效率与传热单元数的关系说明：对任一流体，三者之间存在一定的关系，已知两者可求第三者。避免反复试算；对于并流、错流、折流等复杂流动，均可推导出 的关系式。为便于计算，通常绘成算图（P241图4-224-24），以供查用。121没有明确的价值取向和人生目标，实现自我人生价值就无从谈起。人生价值就是人生目标，就是人生责任。每承担一次责任4.传热单元数法的应用若热流体是最小值流体：若冷流体是最小值流体：应用传热单元数法的解题思路：判断最小值流体；122没有明确的价值取向和人生目标，实现自我人生价值就无从谈起。人生价值就是人生目标，就是人生责任。每承担一次责任3.传热效率和传热单元数的关系确定待求项包含在哪个参数？求出另外两个已知参数；根据三者的关系（可查图4-2225，也可用相应公式算，将未知参数求出，进一步求出待求项。一般说来，换热器的设计型计算宜用平均温度差法，换热器的操作型计算宜用-NTU法。123没有明确的价值取向和人生目标，实现自我人生价值就无从谈起。人生价值就是人生目标，就是人生责任。每承担一次责任例1：逆流操作，空气1100W/(m2)，冷却水走管内22000W/(m2)。已知t120，t285，T1100，T270，忽略管壁热阻和传热面积的变化。当水流量增加一倍时，试求(1)t2和T2(2)Q/Q？查p241图4-23有：冷流体为最小值流体，以冷流体作计算基准。124没有明确的价值取向和人生目标，实现自我人生价值就无从谈起。人生价值就是人生目标，就是人生责任。每承担一次责任125没有明确的价值取向和人生目标，实现自我人生价值就无从谈起。人生价值就是人生目标，就是人生责任。每承担一次责任解一：LMTD 法逆流时：(以外表面为基准)126没有明确的价值取向和人生目标，实现自我人生价值就无从谈起。人生价值就是人生目标，就是人生责任。每承担一次责任并流时：Q、t2、Ko与逆流时相同(以外表面为基准)解一：