1、大丰职业技术教育中心大丰职业技术教育中心换热器及有关计算换热器及有关计算复习课复习课n理解间壁式理解间壁式换热器的传换热器的传热过程热过程1、传热的基本方式有哪些？复习提问 t t1 t2 0 b xQ2、热热阻阻推推动动力力 Abtt 21qAQ 边界层是对流传热边界层是对流传热的主要热阻所在。的主要热阻所在。ttwQ3、 21ttAQ 目的和要求目的和要求n了解常见换热器的结构、特点了解常见换热器的结构、特点n理解、掌握有关传热计算（传热速理解、掌握有关传热计算（传热速率、传热系数、平均温度差、传热率、传热系数、平均温度差、传热面积）面积） 蓄热式蓄热式间壁式间壁式直接接触式直接接触式T
2、t 间壁式 热流体 蓄热式 t T 直接接触式 冷流体一、一、换热器简介换热器简介 1 1、分类、分类 夹套式夹套式列管式列管式套管式套管式 t1 T1 T2 t2 套管式套管式 T1 T2 夹套式夹套式 t1T1 T2 t2 列管式2、间壁式换热器、间壁式换热器管程数：单管程、双管程、多管程壳程数：单壳程、双壳程、多壳程 t1T1 T2 t2 单管程、单壳程 t1T2 T1 t2 双管程列管式 t1T2 T1 t2 双管程、双壳程列管式换热器列管式换热器二、间壁式换热器的传热过程分析二、间壁式换热器的传热过程分析1、三个串联传热环节、三个串联传热环节： 热流体侧的对流传热热流体侧的对流传热
3、间壁的导热间壁的导热 冷流体侧的对流传热冷流体侧的对流传热 T Tw tw t T1T2t1t2 2、 总传热速率方程总传热速率方程 T Tw tw t T1T2t1t2221122111111AAbAtTAttAbtTATTQmwmwww 2211111AAbAKAm mtKAQ T t t 0 AtTtm T t t2 t1 0 A T1 T2 t t 0 A T1 并流 T2 t t2 t1 0 A T1 t2 逆流 T2 t t1 0 A3 、 tm的计算的计算1）恒温差传热）恒温差传热2）变温差传热）变温差传热mtKAQ T1 t1 t2 逆流 T2 t t2 t1 0 AmtKAt
4、tttKAQ2121ln tm的计算的计算（逆、并流）（逆、并流）2121lntttttm 错流 折流逆,mmtt若流动非逆并流，如错流、折流，则tm需采用相应的计算式。 tm的计算的计算工程上，为了快速计算， tm常用下述方法： t1T1 T2 t2 列管式解：解：1）Q Q热热= =W W苯苯CpCp苯苯（T1-T2T1-T2）=1.25=1.251.91.9(80-40)=95KW(80-40)=95KWQ Q冷冷= =W W水水CpCp水水（t2-t1t2-t1）=W=W水水4.24.2(50-20)(50-20)例例1、在单程列管式换热器中，冷却水和苯作逆流流动，水在单程列管式换热器
5、中，冷却水和苯作逆流流动，水进口温度为进口温度为20，出口温度不超过，出口温度不超过50 。苯的流量为。苯的流量为1.25kg/s，由，由80 冷却到冷却到40 。并根据相似工艺条件设定。并根据相似工艺条件设定K为为 4 7 0 W / m2 K ， 热 损 失 可 忽 略 。 苯 的 平 均 比 热 为， 热 损 失 可 忽 略 。 苯 的 平 均 比 热 为1.9KJ/KgK，水的平均比热为，水的平均比热为4.2 9KJ/KgK。试求：。试求：1）冷）冷却水的消耗量；却水的消耗量；2）所需要的换热器的传热面积。（）所需要的换热器的传热面积。（99年高年高考）考） t1T1 T2 t2 列
6、管 式2520404050ln)2040()5080(ln)()(12211221tTtTtTtTTm2309. 8254701095mTKQAm2）Q= Q热=Q冷=KATm Q热=Q冷 W水=0.75Kg/s T1 t1 t2 逆流 T2 t t2 t1 0 A例例2 2：一单程列管式换热器，苯在换热器内流动，流量为：一单程列管式换热器，苯在换热器内流动，流量为1.5Kg/s1.5Kg/s，由，由8080冷却到冷却到30 30 。冷却水在管间和苯作逆。冷却水在管间和苯作逆流流动，水进口温度流流动，水进口温度20 20 ，出口温度，出口温度50 50 ，已知苯的，已知苯的平均比热为平均比热为
7、1.9 1.9 KJ/KgK ，基于外表面积的总传热系数，基于外表面积的总传热系数K K为为490 490 W/m2K ，换热器的热损失可忽略，试求：，换热器的热损失可忽略，试求：1 1）传热速率为多少）传热速率为多少KwKw? ?2 2）对流平均温度差为多少？）对流平均温度差为多少？3 3）该列管换热器的传热面积为多少）该列管换热器的传热面积为多少？ T1 t2 逆流 T2 t t1 0 A2）20305080ln)2030()5080(ln)()(12211221tTtTtTtTTm18.18 mTKAQ3）230 .1618.18490105 .142mTKQAm T1 t2 逆流 T2
8、 t t1 0 A80302050解：1）Q=QQ=Q =Ws =Ws* *CpCp* *(T(T1 1T T2 2) ) =1.5 =1.51.91.9(80(8030)30) =142.5 KW =142.5 KW 1、在一逆流换热器中，用水冷却某液体，水的进、出口温在一逆流换热器中，用水冷却某液体，水的进、出口温度分别为度分别为15 15 和和80 80 ，液体的进、出口温度分别为，液体的进、出口温度分别为150 150 和和75 75 。现因换热任务要求液体的出口温度降至。现因换热任务要求液体的出口温度降至70 70 ，假定水和液体进口温度、流量及物性均不变化，换热器热损假定水和液体进
9、口温度、流量及物性均不变化，换热器热损失忽略不计，对数平均温度差可用算平均温度差代替。试求：失忽略不计，对数平均温度差可用算平均温度差代替。试求：1 1）该换热器换热任务改变后，水的出口温度为多少度？）该换热器换热任务改变后，水的出口温度为多少度？2 2）换热任务改变前后，该换热过程的平均温度差分别为多）换热任务改变前后，该换热过程的平均温度差分别为多 少度少度3 3）该换热器换热面积增加为原来的多少倍？才能满足新的）该换热器换热面积增加为原来的多少倍？才能满足新的换热任务。换热任务。练习解：1）未改变前：Q放=W液C液（150-75），Q吸=W水C水（80-15）Q放=Q吸改变后：Q放=W液
10、C液（150-70），Q吸=W水C水（t出-15）Q放=Q吸吸吸放放QQQQtt出出=84.3=84.3 关键）（tCW）（CW）（CW）（CW1575807015075150出水水水水液液液液2）未改变前：150 75 80 15 Tm=65改变后：150 70 84.3 15Tm=60.35 3)改变前：Q=KA Tm=W液C液（150-75） 改变后：Q=KATm=W液C液（150-70） 15. 1AA2、某列管式换热器，由多根252.5mm的钢管束组成，将某液体由20 加热到55 ，其流量为15000Kg/h，管内流速为0.5m/s，比热为1.76，密度为858Kg/m3。加热剂为1
11、30 的饱和水蒸汽在管外冷凝，已知基于外表面的传热系数为765 W/mW/m2 2 。试求此换热器所需管数及单管长度（用算术平均值）。(2003年） t1T1 T2 t2 列 管 式80305020苯水练习小结1、mTKQA热负荷平均温度差平均温度差2、间壁式换热器、间壁式换热器 1、欲在直立式单程列管换热器的壳方将流量为0.35Kg/s、温度为80的苯蒸汽冷凝并冷却至30 。苯的冷凝潜热为394KJ/Kg，液苯的比热为1.8 KJ/KgKJ/Kg ，苯蒸气的冷凝给热系数为1.4 KW/mW/m2 2 ，液苯的给热系数为1.2 KW/ mW/ m2 2 。冷却水在管内与苯逆流流动，其温度由20 升至30 ，给热系数为1717 W/mW/m2 2 。换热器的总传热面积为5.97m2试计算：1）冷却水的流量2）该换热器能否满足要求作业2、在一单程列管式换热器中，流量为10000Kg/h的某种溶液在管内流动，由15 被加热到100，其比热为4.18 KJ/Kg ，对流传热系数为600 W/m2 。温度为110 的饱和水蒸气在管外冷凝成同温度的水，其对流传热系数为12000 W/m2 ，水蒸气的冷凝潜热为2234KJ/Kg。列管换热器的管束由252mm的160根不锈钢管组成，不锈钢的导热系数为17 W/m 。若忽略污垢热阻及换热器热损失，试求：加热蒸汽的流量，Kg/h；列管长度。
