两流体对流传热计算

两流体间传热的计算HeatTransferBetweenTwoLiquidsKeywords:OverallHeatTransferCoefficient,Resistance,Foulingfactor,Temperaturegradient说明•有相变传热系数计算的讲解调到下节讲解。•课外作业：–设计一个水蒸气加热空气的实验，通过实验，确定如下经验公式中的K和n的数值。–要求：•3-4人/组；•下周三汇报–汇报内容：实验原理、实验装置图、实验步骤、数据处理表格–PPT讲解0.4=RePrnKd主要内容一.传热基本方程二.传热系数三.传热平均温差四.传热过程计算本讲小结作业：4.9、4.10一、传热基本方程1.间壁两侧流体的热交换过程1122hhwcwcmhwcwmQATTATTATTbA若无热损失平均传热面积2.传热基本方程1122111AAhchcimhcTTTTTtQbRAAKAQKTT依据等比定理，有：11112211mAAbKAA1=1(1)AA有基准问题，取，即以外表面积为基准,则：二、传热系数K：w/m2k(2)若存在污垢：Adl=121111122211ssmRRdddbKddd1=11112211mddbKdd1=对于圆筒壁，有：一般的处理方法为：定性温度物性参数平均K1212111mbAAAK(3)平壁：mQKAt注意：K值范围：气－气12－35水－水850－1700（W/(K·m2)）气－水17－280冷凝汽－水1420－42501212,KKKK与有关：，，接近较小的一个强化传热中的K：从热阻大的一方入手mt对流传热问题归结为求取K（）和三、平均温度差QKATtmt液体在恒定沸腾温度t蒸发饱和蒸汽加热，T下冷凝1、恒温差传热2、变温差传热：t随位置改变推导前提条件：CP为均值；mS为常数；K为常数(无热损失)热流体质量流量mS1，比热Cp1冷流体质量流量mS2，比热CP2为推导此类情况下的平均温差，假定：1211122211222111221122tSpSpSpSpTTtTtTttTttTtdQmcdTmcdtdQmcdTmcdt按热流方向：并流：；逆流时：；根据热量衡算，有：逆流：并流：221111SpSpdtdTdtdQmcmc逆流：112211SpSpdtdTdtdQmcmc并流：.dtconstdQ21.ttconstQdQKdAt()()dtdtdQKdAt212121211Aln(/)tAtomKconstdtttdKtQttQKAKAttt如果，则：2121ln(/)mttttt对数平均温度。已知：列管换热器，管内走干空气，u2=12m/s，内管Φ38×2.5，n=200，t1=26℃，t2=86℃，壳程为饱和蒸汽，T＝120℃，Ki=50w/(m2‧s)求：管长L0122159ln()mtttCTtTtmmQKAtKndLt解：空气的定性温度为t=(t1+t2)/2=56℃，查得其物性参数：31.0/,1.07/CpkJkgKkgm22121()()4QmCpttundCptt21()2.164mudCpttLmKt3、错流与折流21111221,mmttttPTtTTRttfPR逆，：温差修正系数冷流体温升＝最初温差热流体温降＝冷流体温升查图操作型：（1）尺寸，物性，WS1，WS2，t1，T1，求t2，T2（2）尺寸，物性WS1，T1，T2，t1，流动方式求WS2，t2四.传热过程计算1、计算类型设计型：WS1，T1，T2，WS2，t1，确定A及有关尺寸。2、基本方程式11122221mSpSpQKAtQmcTTmcttf3、计算关键：生产任务加热，冷却工况改变后各量之间关系121212SSPKwwTTttSLdC外内、、，，，，，，，，物性，，，，，4、基本思路：a）首先明确生产目的：加热，冷却1112SPQWCTTQKAt需要传递的热量实际传递的热量b）两者的一致性确定所求的量。注意:若K≈i，改换基准，以内径为基准0.80.80.20.4~0.5ud5、基本方法1)对比计算法2)控制热阻法：忽略，K接近于小一方；若大小，小≈K如汽水冷凝水例题：套管换热器，冷却剂走管内，入口温度为30℃，出口温度为35℃，内管侧的α1＝103W/(m2K)；饱和蒸汽走管外，温度为100，α2＝104W/(m2K)。忽略管壁热阻及壁厚对传热系数的影响。如果冷却剂量增加一倍，问冷凝液的量增加多少？解：假定冷却剂的初始流量为ms2，冷凝蒸汽量为ms1,则有：12221SSpQmmctt如果冷却剂的量增加一倍，则：冷凝液的量也增加一倍。错啦！为什么？冷却剂的流速增大，单位质量的受热时间变小，出口温度降低。因此须首先计算出口温度t2。t2的计算须依据传热速率方程：211122221111ln=()msttQKAtATtTtmCptt2112211=lnsAmCpTtTt3423411100301100301010lnln11100'2100351.741010t当ms2’=2·ms2时，有：0.832'21.7410/wmK122121212211ln'11'ln'ssTtmTtTtmTt2'34.1tC则：2211112211''34.130'23530=1.64SSssSsmttmmmmttm即冷凝量增加64%.本讲小结1.掌握两流体间壁对流传热的过程。2.掌握两流体间壁对流传热速率的基本方程以及总传热系数的表达式。3.掌握对数平均温度差的求解方法。本章的重中之重，必须掌握！4.利用热衡算、传热速率方程和总传热系数的表达式进行两流体间壁对流传热的计算。Thanks!