换热器1（分类与传热系数）.pdf

第六章换热器
Xiamen University Dept. of Chem. & Biochem. Eng.
第一节换热器的分类与结构形式
p391-393
(一)按换热器作用原理分类
1. 直接接触式换热器:适用于参与换热的两种流体互相
溶混,或允许两者之间有物质扩
散、机械夹带的场合。
2. 蓄热式换热器:多用于从高温炉气中回收热量以预
(regenerator) 热空气或将气体加热至高温。换热
过程分两个阶段进行。
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3. 间壁式换热器:参与换热的两流体不互相溶混。
4. 中间载热体式换热器:载热体在高、低温流体换热器内
循环。多用于核能工业、化工过
程、冷冻技术及余热利用中。
(二)按换热器的用途分类 p392
有加热器、冷却器、蒸发器、再沸器、预热器、
过热器、冷凝器等。
(三)按换热器传热面形状和结构分类
有管式换热器(一般承压能力高)、板式换热器(结
构紧凑、传热效果好,但承压能力差)和特殊形式换
热器。
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p393-404 (自学)
第二节换热器的传热计算
热量衡算
基础
总传热速率方程
一. 总传热速率方程
(一)总传热速率微分方程式
dQ = K(T ­t)dS = K ×Dt ×dS
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dQ
局部总传热系数 K =
Dt ×dS
物理意义:单位传热面积、单位传热温差下的传热速率。
反映了传热过程的强度,是衡量换热
器工作效率的重要参数。
注意:总传热系数的单位与对流传热系数的单位一样,
都为W /(m2 ×°C) ,但温度差所代表的区域不
同。同样总传热系数也是必须与温度差和传热面
积相对应的。
dQ = Ki (T ­t)dSi = Ko (T ­t)dSo = Km (T ­t)dSm
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K dS d
对圆管有: o = i = i
Ki dSo do
K dS d
o = m = m
Km dSo do
do ­ di
对数平均直径 dm =
ln(do / di )
πl (d o ­ d i )
对数平均传热面积 S m =
ln( d o / d i )
do do + di
若£ 2 时,可用 dm = 代替对数平均值。
di 2
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(二)传热量的计算
在传热计算中,传热速率和热负荷在数值上一
般可视为相等,但其含义不同。
热负荷: 由工艺条件决定的,是对换热器换热能
力的要求;
传热速率: 换热器本身在一定的操作条件下的换热
能力,是换热器本身的特性。
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热负荷的计算有以下几种:
(焓差法)
无
相 Q = Wh (Ih1 ­ Ih2 ) = Wc (Ic2 ­ Ic1 )
变 (温差法)
Q = Wh ×cph ×(T1 ­T2 ) = Wc ×cpc ×(t2 ­ t1 )
有相变
Q = Wh × r =Wc ×c pc ×(t2 ­ t1)
(饱和蒸气冷凝,且冷凝液在饱和温度下离开换热器)
Q = Wh[r + c ph (Ts ­T2 ) = Wc ×c pc ×(t2 ­ t1)
(饱和蒸气冷凝,且冷凝液的温度低于饱和温度)
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(三)总传热系数——衡量换热器工