1、 傳熱過程在化工生產中的應用 傳熱的三種基本方式 傳熱基本方程 熱負荷的計算 穩定傳熱和不穩定傳熱第一節 概述 一、 傳熱 過程在化工中的應用傳熱是自然界和工程領域中較為普遍的一種傳遞過程，通常來說有溫度差的 存在就有熱的傳遞，也就是說溫差的存在是實現傳熱的 前提條件或者說是推動力，在化工中很多過程都直接或間接的與傳熱有關。但是進行傳熱的 目的不外乎是以下三種：1.加熱或冷卻2.換熱3.保溫可見，傳熱過程是普遍存在的。二、 傳熱的三種基本方式一個物系或一個設備只要存在溫度差就會發生熱量傳遞，當沒有外功加入時，熱量 就總是會自動地從高溫物體傳遞到低溫物體。根據傳熱的機理不同，熱傳遞有三種基本方式

2、：熱傳導，熱對流和熱輻射。化工生產中碰到的各種傳熱現象都屬于這三種基本方式。（一） 熱傳導（導熱） 一個物體的兩部分連續存在溫差，熱就要從高溫部分向低溫部分傳遞，直到個部分的溫度相等為止，這種傳熱方式就稱為熱傳導。 物質的三態均可以充當熱傳導介質，但導熱的機理因物質種類不同而異，具體為： 固體金屬：自由電子運動在晶格之間； 液體和非金屬固體：個別分子的動量傳遞； 氣體：分子的不規則運動。（二） 對流傳熱 熱對流是指物體中質點發生相對的位移而引起的熱量交換，熱對流是流體所特有的一種傳熱的方式，即存在氣體或液體中，在固體中 不存在這種傳熱方式。其中只有流體的質點能發生的相對位移。據引起對流的原因不

3、同可分為：自然對流和強制對流。熱對流與流體運動狀況有關，熱對流還伴隨有流體質點間的熱傳導，工程上通常將流體與固體之間的熱交換稱為對流傳熱，即包含了熱傳導和熱對流。（三）熱輻射熱輻射是一種通過電磁波傳遞能量的過程。一切物體都能以這種方式傳遞能量，而不借助任何傳遞介質。通常在高溫下熱輻射才是主要方式。三、傳熱基本方程當兩種流體間需要進行換熱而又不允許直接混合時，需在間壁式換熱器中進行換熱。如在間壁式換熱器中，熱流體通過管壁將熱量傳給冷流體熱傳遞的快慢用傳熱速率來表示。傳熱速率是指單位時間內通過傳熱面傳遞的能量單位是。換熱器的傳熱速率Q與傳熱面積A和冷熱兩種流體的平均溫差tm成正比;即Atm ：傳熱

4、速率, tm：兩流體的平均溫度差,K：比例系數，總傳熱系數 ，因次W/(m2K)。上式為傳熱速率方程或傳熱基本方程，是換熱器傳熱計算的重要依據。傳熱速率是換熱器在一定的操作條件下的換熱速率。而熱通量q是指單位傳熱面積上的傳熱速率。常見的間壁式換熱器有套管換熱器和列管換熱器。見下圖： 套管式換熱器1內管 2外管單程列管式換熱器1 外殼 2管束 3、4接管 5封頭 6管板 7擋板 雙程列管式換熱器1殼體 2管束 3擋板 4隔板 214fndAm不同的換熱器的傳熱面積計算：而流通截面積式中m為管程數。 2Anld四、 熱負荷的計算生產中常把單位時間內的流體 所放出或吸收的熱量稱為熱負荷。如果無外功輸

5、入，位能，動能可忽略，不考慮熱損失，并傳熱良好時，由能量守恒定律得，單位時間熱流體放出的熱量應等于冷流體所吸收的熱量。1211pQW CTT2221pQW CttrWQ21pQW rCtt熱流體冷卻放出的熱量 冷流體加熱需要得到的熱量物料蒸發或冷凝需要供給或移除的熱量是過熱蒸汽冷凝，過冷液體蒸發，既有顯熱，又有潛熱（一）無相變化時（）顯熱法hph（） cpc（tt1）：換熱器的熱負荷 hh，c： 熱冷流體的質量流量ghph，pc： 熱冷流體的平均比熱，： 熱流體的開始，終了溫度，Kt1，t2： 冷流體的開始，終了溫度，K（）焓差法h（h1h2）c（cc1）：換熱器的熱負荷 hh，c：熱冷流體的

6、質量流量gh h1，h2：熱流體的進出口的焓gc1，c2：冷流體的進出口的焓g 。換熱器中熱流體為飽和蒸汽，當冷凝時有相的變化，但是冷凝液在飽和溫度下離開換熱器（二）有相變的傳熱hrcpc（t1t2）r：為飽和蒸汽冷凝潛熱其值等于在飽和蒸汽的焓與該溫度下的液體焓的差如果冷凝液在低于飽和溫度之下排出時，則用下式計算熱負荷hrph（s）cpc（t2t1）式中ph為冷凝液的比熱; s為冷凝液的飽和溫度可見，熱流體放出的熱量被冷流體所吸收，冷流體獲得的熱量等于熱流體放出的熱量。根據熱量恒算式，可由既定的傳熱任務求得載熱體的消耗量。五穩定傳熱和不穩定傳熱 穩定傳熱：在傳熱體系中各點的溫度只隨換熱器的位置

7、的變化而變，不隨時間而變特點：通過傳熱表面的傳熱速率為常量，熱通量不一定為常數。 不穩定傳熱：若傳熱體系中各點的溫度，既隨位置的變化，又隨時間變化。特點：傳熱速率、熱通量均為變量。通常連續生產多為穩定傳熱，間歇操作多為不穩定傳熱。化工過程中連續生產是主要的，因而我們主要討論穩定傳熱。第二節熱傳導 一、平壁穩定熱傳導單層平壁導熱速率方程式t溫度差稱為傳熱推動力，R稱為導熱熱阻。導熱系數k是物質的物理性質之一。其值的大小反映物質導熱能力的強弱，其值越大，導熱能力越強。工程上通常根據導熱系數的數值來選擇合適的導熱材料，例如，需要提高導熱速率的場合選用導熱系數大的材料，反之，需要減小導熱速率的場合選用

8、導熱系數小的材料。1212tttttQAbbRA金屬 1-400 W/(mK)建筑材料 0.1-1 W/(mK)絕熱材料 0.01-0.1 W/(mK)液體 0.1-0.6 W/(mK)氣體 0.005-0.05 W/(mK)各種物質導熱系數的大致范圍如下：工業上經常遇到多層平壁導熱的情況，如用耐火磚、保溫轉和青磚筑成的三層爐壁。仿照串聯電路的歐姆定律，對于三層熱阻的串聯導熱，穩態下，有312123tttQRRR12314312123123tttttQbbbRRRAAA 二、圓筒壁穩定熱傳導 熱量通過列管式換熱器的管壁和圓筒型設備的器壁的傳導即為圓筒壁的熱傳導，圓筒壁的導熱速率可以表示為圓筒壁

9、的導熱速率式與平壁的導熱速率式具有相同的數學形式，只不過圓筒壁的傳熱面積隨徑向位置而變，應取平均面積作為傳熱面積。 121212212lnmml ttttttQArbbAr工業上經常遇到多層圓筒壁的導熱，如圖7-10所示，在蒸汽管道外包裹絕熱層；在換熱管的內、外側表面上生成垢層，從而構成多層圓筒壁。參照多層平壁的處理方法，可得：如果需要計算多層圓筒壁交界面上的溫度，可用下式 143241122332111lnlnlnl ttQrrrrrr43433ln2rQttlr 22111ln2rQttlr 第三節 對流傳熱一、對流傳熱過程分析二、牛頓冷卻定律三、對流傳熱系數及其影響因素四、對流傳熱系數的

10、因次分析 冷凝傳熱 有相變傳熱 沸騰傳熱 對流傳熱 自然對流 無相變傳熱 管外對流 強制對流 非圓管道 管內對流 彎管 湍流 圓形直管 過渡流 滯流 由于對流傳熱的多樣性，有必要將問題分類加以研究。在強制對流傳熱問題中，對于幾何相似的設備，可將給熱系數的影響因素表示為 =f(l,u,Cp)u流體速度，反映流體流動狀況影響, k, Cp流體密度、粘度、導熱系數和比熱，反映物性影響l傳熱表面的特征尺寸，反映傳熱面幾何因素的影響。 在自然對流傳熱中，流體流動是由浮升力引起的，故將u代以浮升力而得自然對數傳熱中給熱系數的影響因素表示式 =f(l,Cp,gt)gt表示流體由于溫差t而產生的浮升力，稱為流

11、體的膨脹系數，因次為1/。 對于幾何相似的設備，運用因次分析法，寫成準數式上兩式中各準數的意義見表。Nuf Re,Pr,Nuf Pr Gr努塞爾準數 ； 待求準數，包括待求的給熱系數 雷諾準數 ； 反映對流強度對傳熱的影響 luRe普蘭特準數 ； 反映流體物性的影響 pCPrk格拉斯霍夫準數 ；反映自然對流的影響 223tglGr借助實驗研究方法求取以上各類別中的具體準數關聯式。 lNuk在學習為數繁多的關聯式時，應注意以下三個方面的問題。在學習為數繁多的關聯式時，應注意以下三個方面的問題。 應用范圍應用范圍 只能在實驗的范圍內應用，外推是不可靠的。只能在實驗的范圍內應用，外推是不可靠的。定性

12、溫度定性溫度 取流體進，出口溫度的算術平均值作為定性溫度；取流體進，出口溫度的算術平均值作為定性溫度； 高粘度流體用壁溫作粘度定性溫度；冷凝傳熱取凝高粘度流體用壁溫作粘度定性溫度；冷凝傳熱取凝 液主體溫度和壁溫的算術平均值作為定性溫度。液主體溫度和壁溫的算術平均值作為定性溫度。特征尺寸特征尺寸 傳熱面的幾何因素有時是很復雜的，一般選取對傳傳熱面的幾何因素有時是很復雜的，一般選取對傳 熱起決定作用的幾何因素作為特征尺寸，管內流動熱起決定作用的幾何因素作為特征尺寸，管內流動 取管內徑作為特征尺寸；管外的流動取管外徑作為取管內徑作為特征尺寸；管外的流動取管外徑作為 特征尺寸，等等。特征尺寸，等等。

13、五、對流傳熱系數關聯式五、對流傳熱系數關聯式0.80.023nNuRe Pr式中式中n值與熱流方向有關，值與熱流方向有關，當流體被加熱時，當流體被加熱時，n=0.4，當流體被冷卻時，當流體被冷卻時，n=0.3。應用范圍：應用范圍：Re1000010000；0.70.7PrPr120120；l/dl/di i 6060定性溫度：取流體進、出口溫度的算術平均值。定性溫度：取流體進、出口溫度的算術平均值。特征尺寸：取為管內徑特征尺寸：取為管內徑di。 （一 ）、流體無相變時的對流傳熱系數1 流體在管內作強制對流園形直管強制湍流的給熱系數流體在圓形直管內作強制湍流時，對于低粘度流體，則有A 管內流動

14、n取不同的數值，這是為了反映熱流方向對給熱系數的影響。取不同的數值，這是為了反映熱流方向對給熱系數的影響。對于氣體由于Pr1，即Pr0.4Pr0.3，氣體被加熱的給熱系數小于被冷卻給熱系數。這是由于氣體粘度隨溫度升高而增大，氣體被加熱時的邊界層較厚的緣故。 對于液體由于Pr1，所以Pr0.4Pr0.3，即液體被加熱的給熱系數大于被冷卻的給熱系數。這是因為：當液體被加熱時，管壁處滯流底層的溫度高于液體主體的平均溫度，由于液體粘度隨溫度升高而降低，故貼壁處液體粘度較小，使滯流底層的實際厚度比用液體主體溫度計算的厚度要薄，給熱系數較大。液體被加熱 1.05，液體被冷卻 0.95。

15、30.027wNuRePr14. 0w14. 0w園形直管內高粘度液體無相變傳熱，給熱系數應用范圍：應用范圍：Re10000；0.7Pr16700；l/di 60定性溫度：定性溫度：w取壁溫作定性溫度，其余各物性取液體平均溫取壁溫作定性溫度，其余各物性取液體平均溫度作定性溫度。特征尺寸：取為管內徑。特征尺寸：取為管內徑。 流體流過彎曲管道或螺旋管時，會引起二次環流而強化傳熱，給熱系數應乘以一個大于1的修正系數：3 流體在非圓形管中流動RdfR77. 11d為管內徑，R為彎曲半徑。 2 流體在彎管作強制對流 特征尺寸應用當量直徑de。例如內管外徑為d1，外管內徑為d2的同心套管環狀通道，當量直徑

16、2221212144eddddddd160ld7 . 01ldfl在管進口段，流動尚未充分發展，傳熱邊界層較薄，給熱系數較大，需進行入口效應修正對于 的換熱管，應考慮進口段對給熱系數的增加效應。故將所得h乘以修正系數：其它條件一定時，可有 ，于是，當流速由u增至u時，給熱系數由增至 ，則由此可見，提高流速可以強化傳熱，這也是調節換熱器以適應生產要求的根據所在。但流速升高，流動阻力增大，用提高流速的方法來強化傳熱是以增加動力消耗為代價的。 0.8u0.8uu應用范圍：應用范圍：Re2300；Pr0.6。10.14113331.86wdNuRe Prl定性溫度：定性溫度：w取壁溫，其余取進、出口溫

17、度的算術平均值。取壁溫，其余取進、出口溫度的算術平均值。特征尺寸：管內徑特征尺寸：管內徑di。4 流體在圓形管內強制滯流5 流體在圓形管內 過渡流在Re=230010000的過渡區，作為粗略計算，可按湍流傳熱的公式計算值，然后乘以修正系數f：8 . 15Re1061f B 流體在管外的強制對流（略）nNuC Gr PrC 自然對流傳熱系數所謂大容積自然對流，如：無攪拌時釜內液體的加熱；傳熱設備外表面與周圍環境大氣之間的對流傳熱（二）、流體有相變化時的對流傳熱系數蒸汽是工業上最常用的熱源，在鍋爐內利用煤燃燒時產生的熱量將水加熱汽化，使之產生蒸汽。蒸汽具有一定的壓力，飽和蒸汽的壓力和溫度具有一定的

18、關系。蒸汽在飽和溫度下冷凝成同溫度的冷凝水時，放出冷凝潛熱，供冷流體加熱。 1.蒸汽冷凝時的對流傳熱系數蒸汽冷凝的方式蒸汽冷凝的方式 膜狀冷凝：冷凝液體能潤濕壁面，它就在壁面上鋪展成膜膜狀冷凝時蒸汽放出的潛熱必須穿過液膜才能傳遞到壁面上去，此時，液膜層就形成壁面與蒸汽間傳熱的主要熱阻。若凝液籍重力沿壁下流，則液膜越往下越厚，給熱系數隨之越小。 滴狀冷凝：凝液不能完全潤濕壁面，在壁面上形成一個個小液滴，且不斷成長變大，在非水平壁面上受重力作用而沿壁滾下，在下滾過程中，一方面會合相遇液滴，合并成更大的液滴，一方面掃清沿途所有的液滴，使壁重新暴露在蒸汽中。沒有完整液膜的阻礙，熱阻很小，給熱系數約為膜

19、狀冷凝的510倍甚至更高。 實現滴狀冷凝的方法：一是在壁面上涂一層油類物質，二是在蒸汽中混入油類或脂類物質。對紫銅管進行表面改性處理，能在實驗室條件下實現連續的滴狀冷凝，但在工業換熱器上應用，尚待時日。(2) 膜狀冷凝的傳熱系數（略）膜狀冷凝的傳熱系數（略）(3) (3) 影響冷凝傳熱的其它因素影響冷凝傳熱的其它因素 蒸汽流速和流向 蒸汽流動會在汽液界面上產生摩擦阻力，若蒸汽與液膜流向相同，則會加速液膜的流動，使液膜減薄，傳熱加快。 不凝性氣體 蒸汽中含有不凝性氣體時，即使含量極微，也會對冷凝傳熱產生十分有害的影響。例如水蒸汽中含有1%的空氣能使給熱系數下降60%。不凝性氣體將會在液膜外側聚積

20、而形成一層氣膜，冷凝器操作中及時排除不凝性氣體至關重要。 過熱蒸汽 溫度高于其飽和溫度的蒸汽稱為過熱蒸汽，實驗表明，在大氣壓力下，過熱30的蒸汽較飽和蒸汽的給熱系數高1%，而過熱540的蒸汽的給熱系數高30%，所以在一定情況下不考慮過熱的影響，仍按飽和蒸汽進行計算。2 液體的沸騰傳熱液體的沸騰傳熱 工業上經常需要將液體加熱使之沸騰蒸發，如：在鍋爐中把水加熱成水蒸汽；在蒸發器中將溶劑汽化以濃縮溶液，都是屬于沸騰傳熱。 大容積沸騰是指加熱面沉浸在具有自由表面的液體中所發生的沸騰現象，此時，液體的運動由自然對流和汽泡的擾動所引起的。 強制對流沸騰是指液體在管內流動的過程中而受熱沸騰的現象，此時，汽泡

21、不能自由升浮，而是受迫隨液體一起流動，形成汽液兩相流動，沿途吸熱，直至全部汽化。(1)液體的沸騰曲線液體主體達到飽和溫度ts，加熱壁面的溫度tw，隨壁面過熱度t=tw-ts的增加，沸騰傳熱表現出不同的傳熱規律。圖表示水在一個大氣壓力下沸騰傳熱熱流密度q與壁面過熱度t的變化關系，稱為沸騰曲線。 自然對流沸騰區：過熱度自然對流沸騰區：過熱度t較小，加熱壁面處的液體輕微過較小，加熱壁面處的液體輕微過熱，產生的汽泡在升浮過程往往尚未達到自由液面就放熱終結熱，產生的汽泡在升浮過程往往尚未達到自由液面就放熱終結而消失。其給熱系數而消失。其給熱系數h和熱流密度和熱流密度q比無相變自然對流略大。如比無相變自然

22、對流略大。如圖中圖中AB段所示。段所示。核狀沸騰區：隨著核狀沸騰區：隨著t的增大，在加熱面上產生汽泡數量增加的增大，在加熱面上產生汽泡數量增加，汽泡脫離時，促進近壁液體的摻混和擾動，故給熱系數，汽泡脫離時，促進近壁液體的摻混和擾動，故給熱系數 h和和熱流密度都迅速增加，如圖中公元前所示。熱流密度都迅速增加，如圖中公元前所示。 過渡沸騰區：當過渡沸騰區：當t增大至過增大至過C點后，加熱面上產生的汽泡數大點后，加熱面上產生的汽泡數大大增加，且汽泡的生成速率大于脫離速率，汽泡脫離壁面前連大增加，且汽泡的生成速率大于脫離速率，汽泡脫離壁面前連接成汽膜，由于熱阻增加，給熱系數接成汽膜，由于熱阻增加，給熱

23、系數h與熱流密度與熱流密度 q均下降，均下降，如圖中如圖中CD所示。所示。膜狀沸騰：膜狀沸騰：t繼續增大，汽泡迅速形成并互相結合成汽膜覆繼續增大，汽泡迅速形成并互相結合成汽膜覆蓋在加熱壁面上，產生穩定的膜狀沸騰，此時，由于膜內輻射蓋在加熱壁面上，產生穩定的膜狀沸騰，此時，由于膜內輻射傳熱的逐漸增強，給熱系數傳熱的逐漸增強，給熱系數h和熱流密度又隨和熱流密度又隨t的增加而升高的增加而升高。如圖。如圖DE所示。所示。燒毀點：由圖可知，點燒毀點：由圖可知，點C和和E的熱流密度相等。當熱流密度增的熱流密度相等。當熱流密度增至至qc后，為進一步提高傳熱速率，后，為進一步提高傳熱速率，t必須增至必須增至t

24、E以上，這以上，這時的壁面溫度有可能高于換熱器的金屬材料的熔化溫度。所以時的壁面溫度有可能高于換熱器的金屬材料的熔化溫度。所以C點稱為臨界點，亦稱為燒毀點。點稱為臨界點，亦稱為燒毀點。汽泡的生成依賴于兩個條件：一是液體必須過熱；二是加熱壁面上應存在有汽化核心。傳熱表面的汽化核心與該表面的粗糙程度，氧化情況以及材質等諸多因素有關，這是一個十分復雜的問題，有些情況至今尚不清楚，目前比較一致的看法是：粗糙表面上微細的凹縫或裂穴最可能成為汽化核心，在凹穴中吸附了微量的氣體或蒸汽，這里就成為孕育新生汽泡的胚胎。 (2) 沸騰傳熱過程的機理沸騰傳熱過程的機理 大容積泡核狀沸騰核狀沸騰傳熱速率的影響因素甚為

25、復雜，迄今為止的認識還很膚淺，一般采用因次分析的方法。管內沸騰傳熱管內沸騰傳熱圖示出了垂直管內液體沸騰過程中出現的流動型態和傳熱類型，液體進入管內至開始產生汽泡的這一段為單相液體的無相變加熱過程，液體開始產生汽泡時，液體主體尚未達到飽和溫度，處于過冷狀態，稱為過冷沸騰。繼續加熱而至飽和溫度時，即進入泡狀沸騰區，形成泡狀流和塊狀流(汽泡匯合成塊)，隨著蒸汽含量的進一步增加，大汽塊進一步合并，在管中心形成汽芯，稱為環狀流。環狀液膜受熱蒸發，逐漸變薄，直至液膜消失，稱為蒸干。對濕蒸汽繼續加熱，最后進入干蒸汽的單相傳熱區。 一、傳熱溫差 參與熱交換的兩種流體或其中之一有溫度變化，熱流體放出熱量溫度沿程

26、降低，冷流體獲得熱量溫度流程升高，冷熱流體的溫度差沿換熱器表面各點是不同的。 當用傳熱基本方程式計算整個換熱器的傳熱速率時，必須使用整個傳熱面積上的平均溫差。 平均溫差還與參與換熱的兩流體的流動方式有關，流體的流動方式不同，平均傳熱溫差不同。 第五節 傳熱過程的計算T1T2t2t1t1t2T1T2t1t2T1T2t2t1t2T2t1t1T1t2逆流并流 122112121212lnlnmttTTtttttTttT 121212111222lnlnmttTTtttttTttT 并流假定： 在傳熱過程中，熱損失忽略不計； 兩流體的比熱為常數，不隨溫度而變； 總傳熱系數K為常數，不沿傳熱表面變化。（

27、一）逆流或并流時的平均溫差逆流用用20的冷卻水將某溶液從的冷卻水將某溶液從100冷卻至冷卻至60，已測得水出，已測得水出口溫度為口溫度為40，試分別計算并流與逆流操作時的對數平均，試分別計算并流與逆流操作時的對數平均溫差。溫差。平均溫差是換熱器兩端溫差的對數平均值，稱對數平均溫差。并流逆流平均溫差計算式相同，兩端溫差的計算方法不同。C3 .49206040100ln)2060()40100(,逆mtC3 .43406020100ln)4060()20100(,并mt21211121ppWCttWCTT采用逆流傳熱的另一優點是節約載熱體的用量，以物料的加熱為例，加熱劑的用量當T1、T2、t1和

28、t2不變時，逆流傳熱的平均溫差大于并流傳熱的平均溫差，逆流操作所需的傳熱面積小于并流操作的傳熱面積。t1t2T1T2t1t2t2T2t1t1T1t2并流時T2恒大于t2，但逆流時T2有可能低于t2，逆流時熱流體的出口溫度有可能低于并流逆流時熱流體的用量有可能比并流時為少。一般都采用逆流操作。但是并流也有它的特點，例如工藝上要求被加熱的流體不得高于某一溫度，或被冷卻的流體不得低于某一溫度，采用并流較易控制。參與換熱的兩流體中只有一個流體變溫的情況，例如在冷凝器中用飽和蒸汽將某冷流體加熱，或在蒸發器中利用熱流體的顯熱使某液體沸騰，并流與逆流的對數平均溫差相等。t2Tt1t1Tt2t1t2T1T2t

29、t參與換熱的兩種流體的溫度都恒定不變，例如在蒸發器中用飽和蒸汽加熱液體使之蒸發汽化。換熱器間壁一側為飽和水蒸汽冷凝，冷凝溫度T恒定不變，間壁另一側液體沸騰汽化，其沸騰溫度保持在沸點t不變，則換熱器的傳熱溫差 亦為定值。 mTttTt兩種流體在列管式換熱器中流動并非是簡單的并流和逆流，而是比較復雜的多程流動，既有折流又有錯流。錯流是指兩流體在間壁兩側彼此的流動方向垂直；一種流體作折流流動，另一種流體不折流，或僅沿一個方向流動。若兩種流體都作折流流動或既有錯流又有折流，稱為復雜折流。復雜折流錯流簡單折流（二）錯流和折流時的平均溫差,f P R2111ttPtT冷流體實際溫度變化冷流體最大溫度變化冷

30、流體實際溫度變化熱流體實際溫度變化1221ttTTR稱為溫差校正系數，表示為P和R兩參數的函數式中溫差校正系數關系曲線繪于下圖中,mmtt逆錯流或折流時的平均溫差，通常是先按逆流求算，然后再根據流動型式加以修正溫差修正系數1，即tmtm，逆，換熱器設計時值不應小于0.8，否則不經濟。增大的一個方法就是改用多殼程，采用換熱器串聯。 總傳熱系數K綜合反映傳熱設備性能，流動狀況和流體物性對傳熱過程的影響，倒數1/K稱為傳熱過程的總熱阻。冷、熱兩流體的溫度分別為T和t，給熱系數分別為i和o，管壁熱側表面和冷側表面的溫度分別為Tw和tw, 間壁兩側面積分別為Ai和Ao，流體通過間壁的熱交換經過“對流傳導

31、對流”三個串聯步驟。TwtwTt熱流體冷流體QQA1A2b二、總傳熱系數冷熱兩流體通過間壁進行熱交換的總熱阻等于兩個對流熱阻與一個導熱熱阻之和，這和串聯電路的歐姆定律是類似。TwtwTt熱流體冷流體QQA1A2b()()wwiiwmoowmTtQA T TkAA ttKA tb11wwwwiimooTTTtttQbAAA111iimooTtTtQbAkAAKA111iimoobKAAkAA111oooiimoAAbKAk A22211211mb ddk dh dhK2121lnmddddd根據列管換熱器標準，傳熱面積以換熱管外表面計算式中 為管壁的對數平均直徑當間壁為平壁，或管壁很薄或管徑較大

32、時，各面積相等或近似相等12111bKkhh21111hhK12111bKkhh若導熱熱阻很小，則若 ，則 ， ，21hh 211hK2hK 若 ，則 ， ，21hh 111hK1hK 管內流體對流傳熱控制。管外流體對流傳熱控制。總傳熱系數總是更接近數值較小的給熱系數，欲提高K值，關鍵是提高較小的給熱系數。22mQKtA獲取K的其他途徑： 查取K值 在有關傳熱手冊和專著中載有某些情況下K的經驗數值，但應選用工藝條件接近、傳熱設備類似的較為成熟的經驗K值作為設計依據，表7-1列出了一些條件下經驗K值的大致范圍，供設計時參考。 實驗測定 通過實驗測定現有換熱器的流量和溫度，由傳熱基本方程計算K值：實驗測定可以獲得較為可靠的K值。由計算方法得到的K值往往與查取的和實測的K值相差較大，這主要是由于計算給熱系數h的關聯式有一定誤差和污垢熱阻不易估計準確等原因所致，因此，使用計算的K值時應慎重，最好與另外兩種方法作對照，以確定合理的K值。列管換熱器總傳熱系數K的經驗數據流體種類總傳熱系數KW/(m2K)水氣體1260水水8001800水煤油350左右水有機溶劑280850氣體氣體1235飽和水蒸氣水