1、间壁式换热器的传热过程分析间壁式换热器的传热过程分析第1页/共27页复习提问 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 第2页/共27页目的和要求目的和要求第3页/共27页 蓄热式蓄热式间壁式间壁式直接接触式直接接触式T 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 第4页/共27页 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
2、、间壁式换热器、间壁式换热器第5页/共27页第6页/共27页第7页/共27页第8页/共27页管程数：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第9页/共27页二、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 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第10页/共27页2、总传热速率方总传热速率方程程 T Tw
3、tw t T1T2t1t2221122111111AAbAtTAttAbtTATTQmwmwww 2211111AAbAKAm mtKAQ 第11页/共27页 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）恒温差传热热2）变温差传热）变温差传热mtKAQ 第12页/共27页 T1 t1 t2 逆流 T2 t t2 t1 0 AmtKAttttKAQ2121ln tm的计算的计算（逆、并流）（逆、并流）2121lntttttm第13页/共27页
4、 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 列管式第14页/共27页解：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5
5、0 。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 管 式第15页/共27页2520404050ln)2040()5080(ln)()(12211221tTtT
6、tTtTTm2309.8254701095mTKQAm2）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第16页/共27页例例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
7、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Kw?Kw?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 A第17页/共27页2）20305080ln)2030()5080(ln)()(12211221tTtTtTtTTm18.18 mTKAQ3）230.1618.18490105.142mTKQAm T1 t2 逆流 T2 t t1 0 A80302050解：1）Q=QQ=Q =Ws =
8、Ws*CpCp*(T(T1 1T T2 2)=1.5 =1.51.91.9(80(8030)30)=142.5 KW =142.5 KW 第18页/共27页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，假定水和液体进口温度、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
9、算平均温度差代器热损失忽略不计，对数平均温度差可用算平均温度差代替。试求：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。练习第19页/共27页解：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C液（150-70），Q吸=W水C水（t出-
10、15）Q放=Q吸吸吸放放QQQQt t出出=84.3=84.3 关键）（tCW）（CW）（CW）（CW1575807015075150出水水水水液液液液第20页/共27页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）15.1AA第21页/共27页2、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130 的饱和
11、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苯水练习第22页/共27页mTKQA热负荷平均温度差平均温度差2、间壁式换热器、间壁式换热器第23页/共27页 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
12、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第24页/共27页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。第25页/共27页第26页/共27页感谢您的观看。感谢您的观看。第27页/共27页
