化工原理小结-传热

duρ
µ
Pr =
Cpµ
λ
u 0.8 若其他条件不变： 若其他条件不变： α = A 0.2 d
条件：无相变 圆形直管内 低粘液体强 制湍流。
n = 0.3液体
α∝u0.8；α∝ 径均对α又影
3、对流传热总系数 K 的讨论： 热对流→热传导←热对流”统称对流传热 、对流传热总系数 的讨论： 热对流→热传导←热对流” “
管程提高流速 管间（壳程） 管间（壳程） 流挡板，增加
传热应用——蒸发操作小结 传热应用——蒸发操作小结 ——
公式名称 一、单效蒸发流程与计算： 单效蒸发流程与计算： 流程与计算 单效蒸发流程：中央循环管式蒸发器（图略） 单效蒸发流程：中央循环管式蒸发器（图略） 1、水分蒸发量——二次蒸汽产生量：W[kg/h] 、水分蒸发量——二次蒸汽产生量： ——二次蒸汽产生量
(T + 273) 2 ′ ； ∆ ′ = f∆ a ； r
′ ∆ a ：常压下
ρgL
2
; ∆ ′′ = T pm − T p
T 为二次蒸汽 则单效蒸发溶液的沸点： t = T + ∆ ′ + ∆ ′′ 单效蒸发溶液的沸点 单效蒸发溶液 二、多效蒸发：以三效为例——总规律：前一效的二次蒸汽作为下一效的加热蒸汽，以此类推， 注意：区别并 注意： 最后一校的二次蒸汽直接通入大气冷凝器，并产生真空。 1、并流流程；特点 2、逆流流程；特点
Q:(1)传热速率： ； Q:(1)传热速率：单位时间传递的热量（与具体换热器对应） 传热速率 热负荷： ； （2）热负荷：完成还热任务需要的换热量（与工艺条件对应） 热负荷的计算： （一）热负荷的计算：——热量衡算 Q 放=s1cp1(T1-T2)+Rms1 Q 吸=ms2Cp2(t2-t1)+rms2
K=
α1 + α 2 ⇒ 若α 1 >> α 2，则K ≈ α 2 （K 值应比α2 还小） 值应比α 还小） α 1α 2
K 值 与 α 小 例：有相变化 的一侧接近， 且 其 值 还 要 若增大 K↑,必 ↑ 小。
（4）对Δtm 的计算与讨论： ） 的计算与讨论：
∆ m =
∆t1 − ∆t 2 ∆t ln 1 ∆t 2
r2 − r1 r ln 2 r1
若
r2
r1
<2
2、热对流速率：牛顿冷却定律 、 对流速率：
稳定传热
Q 对=αA(T-t)
讨论各种因素对α的影响： 讨论各种因素对α的影响：进一步讨论对 Q 的影响 ①α相变>α无相变；②α无机溶液>α有机溶液；③α液>α气；
α:对流传热系 对流传热系 较多。 较多。
工业生产以膜 的α急剧下降
④α湍流>α层流；⑤α滴状冷凝>α膜状冷凝；⑥α核状沸腾>α膜状沸腾；
Cp、 等物性常数对α ⑦α短管>α长管；⑧α弯管>α直管；⑨ u、μ、λ、Cp、ρ等物性常数对α 的影响
溶液沸腾的临
计算α关联式： ⑩计算α关联式： α = 0.023 Re 0.8 Pr n
λ
d
Re =
化工原理小结－2 第二部分传热传递及 第二部分传热传递及应用 传热传递
公式名称 传热基本方程： 传热基本方程：传热速率方程
Q = KA∆t m = ∆t m 传热推动力 = 1 传热阻力 KA
用于范围
稳定传热：即 冷、热流通及 换热器壁的 传热速率相 等。
Δtm：传热总 K：传热总系 ： 1/K:可以表示
r：二次蒸汽的
④沸点进料 t=t0；忽略溶液比热的差别，
R：生蒸汽的相
D=
Wr + Ql [kg / h] R
3、蒸发器的面积： A = 、蒸发器的面积：
Q RD = K∆t m K (Ts − t )
4、温差损失及引起温差损失（沸点升高）的三个原因： 、温差损失及引起温差损失（沸点升高）的三个原因： 引起温差损失 总温差损失： ①由溶液的浓度引起的沸点升高， ∆ ′ 表示； 用 ②由溶液的静液柱高引起的温差损失， ∆ ′′ 表示； 用 ③由二次蒸汽在管路中的的阻力引起的温差损失，用 ∆ ′′′ = 1℃ 。 对于单效蒸发 5、溶液沸点计算： 计算： 、溶液沸点计算 其中：tw 表示 o o ①杜林规则法； t = t A + k (tW − tW ) ; ②经验公式法： f = 0.0162 ③ pm = p +
q=
Q t1 − t n +1 = [kJ / m 2 s ] b S Σ i
q：热流密度 ：
λi
rmi =
；q ′ =
圆筒壁导热速率： 圆筒壁导热速率：Q =
t1 − t n +1 t −t = 1 n +1 r bi Σ ln i +1 Σ ri 2πLrmi 2πLλi
t −t Q = 2πλ 1 n +1 ln r L Σ i +1 ri
在五项热阻中
d 1 1 b d1 1 d1 = + RS1 + + RS 2 1 + K α1 d2 α2 d2 λ dm
特殊条件：新管， =0,无污垢 无污垢； =dm；忽略固体金属的热阻； 特殊条件：新管，Rs1=Rs2=0,无污垢；薄壁管 d1=d2=dm；忽略固体金属的热阻； 条件 则：
K：以外管壁
两者关系： 两者关系：数
热流体放热； 热流体放热；
冷流体吸热； 冷流体吸热； 定性温度： 定性温度：确
tm =
（二）传热速率计算: 传热速率计算 1、导热速率：傅立叶导热定律； 、导热速率：傅立叶导热定律； 平壁导热速率： 平壁导热速率： 稳定导热
t1 + t 2 ; 2
Q=
t1 − t n +1 [kJ / s ] b Σ i λi S I
增加Δ 增加Δtm,则 Q↑； ↑
Δtm 传热总推 掌握逆流与并 点。
（5）换热器的传热面积 A（S）[m] ） （ ） 2 对列管式换热器： 对列管式换热器：A(S)=d 外πLN[m ] 换热器－换热设备：重点——列管式（管板式） 换热器－换热设备：重点——列管式（管板式）换热器 ——列管式 各种情况下流体的流经安排
x W = F 1 − 0 x
明确蒸发过程 物料衡算 F；原料液（稀 x0：原料液浓 x：完成液浓度
2、生蒸汽（加热蒸汽）耗用量：D[kg/h] 、生蒸汽（加热蒸汽）耗用量：
热量衡算：明
D=
F (h − h0 ) + W ( H − h) + QL H s − hs
讨论： ①HS-hs=R（R：Ts 时饱和蒸汽相变热，文献值） ②H-h=r (二次蒸汽的相变热，对应二次蒸汽饱和温度 T 的文献值) ③关于溶液焓值的计算：h、h0；h0=c0t0; h=ct （1）浓缩热、稀释热可忽略：公式法 （2）浓缩热不能忽略的：直接查焓浓图