§5.3.1 热量衡算方程
无相变时： QmhcphT1 T2 mccpc t2 t1
t1 T1
T2
t1
T T w tw
T2 t
t
冷凝液 T
t
T 1
t2
有相变时：Q mr
T T w tw
蒸汽
T
t
t
t1
§5.3.2 总传热速率方程
T1
T2
t
一、总传热速率方程
dQthtwhtwhtwCtwCtC
t1
t2
逆流
T2
t
t2
t1
0
A
逆流和并流流动时的传热速率
QKAt2 t1 lnt2
KAtm
t1
t1
§5.4 传热过程的平均温差 tm的计算T 1
T1 t
t1
以逆流流动为例推导对数平均温差的计算
t2
逆流
T2
dQKtdA
t
t2
t1
dQ m h c ph dT
dT dQ
m
1 hc
ph
dTt
化工原理-第五章-传热过程与传 热设备
§5.1 换热器的分类与型式
套管式
间壁式换热器 列管式
t1
夹 套 式
t1
T1
T2
T1
t2
套管式
t1 T1
T2 t
T2
t2
T1
列管式
T2
夹套式
§5.1 换热器的分类与型式
t1 T1
T2 t
列管式换热器 管程数：单管程、双管程、多管程 壳程数：单壳程、双壳程、多壳程
T2 t
关于污垢热阻
见附录十一
t1 T1
T2 t
计算K值时，污垢热阻一般可忽略不计
通常根据污垢层的厚度及其导热系数，估算污垢热阻。
传热面上有污垢存在时，热阻增大: 在相同传热面积时，传热速率下降。 在传热负荷相同时，所需传热面积增加。
§5.2.4 壁温的计算
热流体侧的壁温
twh
th
Q
hAh
冷流体侧的壁温
0.26～0.53 0.14
污垢热阻 米2·小时·℃/千卡 0.0001 0.0001 0.00024 0.00068 0.0003 0.0003 0.00068 0.00006 0.0001 0.00021 0.00031 0.00021 0.0012 0.0021 0.0003～0.00062 0.00016
bQ t wc t wh A m
Q tc c Ac
t1 T1
T2 t
T2
t1
T T w tw
t
T 1
t2
壁温的计算与讨论：
t1
T1
T2
QthtWhtWhtWCtWCtC
1
b
1
hAh
Am
CAC
t
1
th tWh h Ah C பைடு நூலகம்C
tWC tC
1
h Ah
C AC
1．一般换热器金属壁的大，即b/（Am）小，热阻小，tWh=tWC；
t1 T1
t1 T2 T2 T1
t2
单管程、单壳程
t1
T2
t2
双管程列管式
T1
t2
双管程、双壳程
t1
§5.2间壁式换热器的传热过程分析 T1
T2
t
三个串联传热环节：
热流体侧的对流传热 QhA(TTW) T2
t1
间壁的导热
Q TW tW b
T
Am
冷流体侧的对流传热 QCA(tWt)
T w tw
t
t1
T1
t1 T1
T2 t
T2
错流
折流
t2
列管式
错流、折流等其他流动方式的tm的计算
tmtm,逆
其中：
P
tC2 tC1 th1 tC1
冷流体的温升
两流体的最初温P2差 58图5-18
2 、 若 h C ： ， 则 t h t W ： t h W t C , c即 t W t h ：
3．如果两侧有污垢，还应考虑污垢热阻的影响。
Q thtWh tW htWC tW CtC
(1hR h)A 1h
b
A m
(1CR C)A 1C
§5.4 传热过程的平均温差 tm的计算
一．恒温差传热 T
1
b
1
thtC 1 b
1
总推动 总热阻
hdAh
thtC
dAm
CdAC hdAh dAm CdAC
T2
t1
1
KxdA
T
Tw
dA th
出
-------总传热速率方程 x，Ax
Q K x tdA =KA△tm
进
= tm
1
T1 K：总传热系数，W/m2K
KA
△tm：对数平均温差
tw
t
tc
t2
§5.3.2 总传热速率方程
T1
t2
§5.3
传热过程的基本方程
t1 T1
T2 t
已知换热任务：
mc, Cpc t1
1）把热流体（冷流体）从温度T1（t1）降温
T1
T2
（升温）到T2(t2）。 2）把质量为m的流体气化（或冷凝）
mh, Cph
t2
套管式
换热器要解决的两大问题： 所需的冷流体（热流体）的量？ 传热面积？
热量衡算方程 传热速率方程 总传热系数和壁温的计算
tm Tt
t
t
t1
T1
T2
t
QKAtm
二．逆流、并流流动时的传热 0
T
T1
t
t2
t1 0
T1
t1 0
并流 t
t
A0 T1
T2 t2 t2
A
0
A
T2 t
逆流 t
A
T2 t1 A
§5.4 传热过程的平均温差 tm的计算
t1 T1
t
逆流和并流流动时的对数平均温差tm
T1 t1
tm
t2 ln
t1 t2
水 (u< 1m/ s， t<5 0℃ )
水蒸气
液体
气体
流体
蒸馏水 海水
清净的河水 未处理的凉水塔用水 经处理的凉水塔用水
经处理的锅炉用水 硬水、井水
优质、不含油 劣质、不含油
往复机排出 处理过的盐水
有机物 燃料油
焦油 空气 溶剂蒸气
m2·K／kW 0.09 0.09 0.21 0.58 0.26 0.26 0.58 0.052 0.09 0.176 0.264 0.176 1.06 1.76
0
1
1
dA
A
B
dQ m c c pc dt
dt
1
dQ
m c c pc
dQm ccpc m hcph
dt KtdA lnt2 BKA
B
t1
dQ dt B
t2
Q
dt BdQ
t1
0
t2 t1 B Q
tm
t2 ln
t1 t2
t1
§5.4 传热过程的平均温差 tm的计算
三、错流、折流等其他流动方式时的传热
K 1 O1 OR SO bA O m A A iA O i R SiA A O i
内侧污垢热阻 外侧污垢热阻
K 1i O A A iOR SO A A O i bA m iA 1i R Si
对于厚度为b的平壁 1 1b1
K0i Rs0Rsi
t1 T1
T2 t
t1
常用流体在传热表面形成的污垢热阻，大致范围如下：T 1
总传热速率方程： QKAtm
t1 T1
T2 t
1 KA
--称为总传热热阻
外表面为基准KO 1AOO 1AOA bmi1Ai
1 1 bA O AO
KO O Am iAi 1 1 b1
内表面基准 KiAi OAOAmiAi
1 Ai bA i 1
Ki OAO Am i
§5.3.2 总传热速率方程
二、污垢热阻