第五章第二節(jié) 化工原理 譚天恩

第三節(jié)兩流體間的熱量傳遞一、兩流體通過間壁傳熱的分析載熱體：要把冷流體加熱或熱流體冷卻必須用另一種流體供給熱量或取走熱量，這種流體叫做載熱體。工業(yè)上傳熱過程可以分為三種：（1）直接接觸式（混合式）：通過冷、熱兩流體的直接混合來進行熱量交換。（2）蓄熱式(蓄熱器)：由熱容量較大的蓄熱室構(gòu)成，使冷、熱流體交替通過換熱器的同一蓄熱室。（3）間壁式：冷、熱流體由固體間壁隔開，傳熱面積固定，熱量傳遞為-導(dǎo)熱-對流的串聯(lián)過程。冷溶液進冷溶液出熱溶液進熱溶液出套管換熱器中熱量傳遞過程包括三個環(huán)節(jié)：（1）熱流體固體壁面一側(cè)（2）固體壁面一側(cè)另一側(cè)（3）固體壁面另一側(cè)冷流體Q1Q2Q3對流熱傳導(dǎo)對流傳熱的熱阻基本上集中在很薄的層流底層內(nèi)，溫度降也主要集中在層流底層中。間壁兩側(cè)流體熱交換過程的分析t1

t2

T1T2間壁兩側(cè)流體熱交換過程的分析二、傳熱速率和傳熱系數(shù)1、給熱系數(shù)和傳熱系數(shù)——熱傳導(dǎo)——對流——對流K為傳熱系數(shù)傳熱系數(shù)dm為d1和d2的對數(shù)平均值總熱阻內(nèi)側(cè)熱阻壁阻外側(cè)熱阻總傳熱系數(shù)以管內(nèi)表面積為基準dm為d1和d2的對數(shù)平均值總熱阻內(nèi)側(cè)熱阻壁阻外側(cè)熱阻總傳熱系數(shù)以管外表面積為基準污垢熱阻管壁內(nèi)側(cè)和外側(cè)的污垢熱阻分別用Rs1和Rs2表示，以管外表面積為基準時，總熱阻為（5-17）（5-11c）Rs單位為m2?K?W-1污垢熱阻的大致數(shù)值

流體種類污垢熱阻m2·℃/W流體種類污垢熱阻m2·℃/W水(u<1m/s,t<50℃)

蒸氣

海水0.0001有機蒸汽0.0002河水0.0006水蒸氣(不含油)0.0001井水0.00058水蒸氣廢氣(含油)0.0002蒸餾水0.0001制冷劑蒸汽(含油)0.0004鍋爐給水0.00026氣體

未處理的涼水塔用水0.00058空氣0.0003經(jīng)處理的涼水塔用水0.00026壓縮氣體0.0004多泥沙的水0.0006天然氣0.002鹽水0.0004焦爐氣0.002污垢熱阻的大致數(shù)值K的經(jīng)驗數(shù)據(jù)流體種類傳熱系數(shù)KW/(m2·K)水—氣體12~60水—水800~1800水—煤油350左右水—有機溶劑280~850氣體—氣體12~35飽和水蒸氣—水1400~4700飽和水蒸氣—氣體30~300飽和水蒸氣—油60~350飽和水蒸氣—沸騰油290~870三、傳熱溫差與熱量衡算無熱損失：Q吸=Q放傳熱溫差與熱量衡算傳熱溫差與熱量衡算要確定傳熱面積，需對dQ=K（T-t）dA進行積分代入傳熱速率式（5-13），得到令（5-18a）（5-19）（5-20）（5-18）分離變量積分因為所以（5-21）（5-22）（5-22a）（5-19a）再代入（5-21），對Q解得即式中（5-23a）（5-23）（5-24）（5-21）四、平均溫度差Δtm的計算1、恒溫差傳熱2、變溫差傳熱平均溫度差Δtm的計算（1）逆流和并流時的Δtm平均溫度差Δtm的計算①當Δt1/Δt2＜2，則可用算術(shù)平均值代替②當Δt1=Δt2逆流時的Δtm并流時的Δtm（2）錯流、折流時的Δtm五、傳熱效率-傳熱單元數(shù)法傳熱效率-傳熱單元數(shù)法對于操作型問題，可用傳熱效率-傳熱單元數(shù)法（ε-NTU法）解決傳熱效率ε定義為實際傳熱速率Q和理論上可能的最大傳熱速率Qmax之比。（一）傳熱效率ε

（5-39）（二）傳熱單元數(shù)

對微元傳熱面dA的熱量衡算和傳熱速率方程為對于熱流體，上式可改寫為（5-40）（5-41）同理，對于冷流體（三）傳熱單元數(shù)和傳熱單元數(shù)的關(guān)系

對逆流換熱器對并流換熱器LMTD