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简介
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化工原理 principles of chemical engineering
第六章 传热总结
第六章 传热
第一节 概述
第二节 热传导
第三节 对流给热
第四节 沸腾给热与冷凝给热
第五节 热辐射
第六节 传热过程的计算
第七节 换热器
三、稳态传热与非稳态传热
二、等温面
2.高粘度液体
3. 短管
l/d<30-40的管子，管入口处扰动大，α较大，需给式(6-41)乘以校正系数φi对α校正
5. 弯管
由于离心力的作用，扰动加剧，给热系数增加
6. 非圆管强制湍流给热系数
K——总传热系数，W/(m2·K)
6.6.3 换热器的设计型计算
二、设计型问题的计算方法
设计计算的大致步骤如下：
1. 首先由传热任务计算换热器的热流量(通常称之为热负荷)
Q=qm1cP1 (T1－T2) =qm2cP2 (t2－t1)
2. 作出适当的选择并计算平均推动力Δtm。
3. 计算冷、热流体与管壁的对流给热系数及总传热系数K；
4. 由传热基本方程Q=KAΔtm 计算传热面积。
三、设计型计算中参数的选择
为确定所需的传热面积， 必须求Δtm 和K。
为计算Δtm， 设计者首先必须
1. 选择流体的流向， 即决定采用逆流、并流还是其它复杂流动方式；
2. 选择冷却介质的出口温度。
为求得传热系数K， 须计算两侧的给热系数α， 故设计者必须决定：
1. 冷、热流体各走管内还是管外；
2. 选择适当的流速。
同时， 还必须选定适当的污垢热阻。
四、选择的依据
选择的依据不外经济、技术两个方面。
1. 流向的选择
逆流操作的平均推动力大于并流， 在一般情况下， 逆流操作总是优于并流， 应尽量采用。
但是， 对于某些热敏性物料的加热过程， 并流操作可避免出口温度过高而影响产品质量。
另外， 在某些高温换热器中， 逆流操作的最高温度t2 和T1 集中在一端， 会使该处的壁温特别高。为降低该处的壁温， 可采用并流， 以延长换热器的使用寿命。
2. 冷却介质出口温度的选择
冷却介质出口温度t2 越高， 其用量越少， 回收的能量的价值也越高， 同时， 输送流体的动力消耗即操作费用也减小。但是， t2 越高， 传热过程的平均推动力Δtm 越小， 所需的加热面积A 也越大， 设备投资费用增加。
3.流速的选择
一方面涉及传热系数K 即所需传热面的大小， 另一方面又与流体通过换热面的阻力损失有关。
但不管怎样， 在可能的条件下， 管内、外都必须尽量避免层流状态。
除以上所述， 还有多种选择因素， 设计换热器需要全面而周全的考虑。
流体流速的选择涉及到传热系数、流体阻力及换热器结构等方面。增大流速，不仅对流传热系数增大，也可减少杂质沉淀或结垢，但流体阻力也相应增大。故应选择适宜的流速，通常根据经验选取。选择流速时，应尽量避免在层流下流动。
换热器内两股流体进、出口温度，常由生产过程的工艺条件所决定，但在某些情况下则应在设计时加以确定。如用冷却水冷却某种热流体，冷却水进口温度往往由水源及当地气温条件所决定的，但冷却水出口温度则需要在设计换热器时确定。为了节约用水，可使水的出口温度高些，但所需传热面积加大；反之，为减小传热面积，则可增加水量，降低出口温度。据一般的经验，冷却水的温度差可取5~10℃。缺水地区可选用较大温度差，水源丰富地区可选用较小的温度差。若用加热介质加热冷流体，可按同样的原则选择加热介质的出口温度。
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