第四节 传热过程计算

三、新课：第五章传热第四节传热计算
板书:(一)两侧流体均恒温（与流体流动的方向无关）
热流体温度：T冷流体温度：t
tm = T - t
板书:(二)一侧恒温，一侧变温（与流体流动的方向无关）
1、热流体：T冷流体：t1-----t2
⊿t1 = T – t1
⊿t2 = T - t2
由⊿t1、<t2的相对大小（与2对比），选择tm的计算方法。
（1）Q 1= qm热r热= 1500/3600 * 2234.4 = 931 kw
（2）水由109、2度降温至50度时放出的热量；
平均温度=（109、2 + 50）/2 = 79、6度
查79、6度时水的比热容C热= 4、19 Kj/(kg.k)
则Q2 = qm热C热(t 1 – t2)
= 1500/3600 *4、19*（109.2 -50）
若⊿t1/⊿t2 < 2,算术平均法：⊿tm = (⊿t1 +⊿t2 )/2 ,
若⊿t1/⊿t2 > 2,对数平均法：⊿tm = (⊿t1 -⊿t2 )/㏑（⊿t1/⊿t2）
2、逆流：
热流体：T 1-- T2
冷流体：t2-----t1
⊿t1 = T1 – t2
⊿t2 = T2 - t1
由⊿t1、⊿<t2的相对大小（与2对比），选择tm的计算方法。
例4-12某换热器中用120kpa的饱和水蒸汽加热苯，苯的流量为5m3/h，从20度加热到70度，若设备损失为Q冷的8%，试求热负荷及蒸汽用量。
四、回顾总结：求热负荷的方法（判断流体的状态是否方式变化？）
五、课后回顾：
一、复习：传热时热负荷的计算方法如何？
二、引入新课：对于传热的总方程式中存在四个量，前面已经介绍了热负荷的计算，但为了更好应用方程式，必须介绍传热的平均温度差。
若⊿t1/⊿t2 < 2,算术平均法：⊿tm = (⊿t1 +⊿t2 )/2 ,
若⊿t1/⊿t2 > 2,对数平均法：⊿tm = (⊿t1 -⊿t2 )/㏑（⊿t1/⊿t）
主要教学内容及步骤
⊿t2 = T2 - t
由⊿t1、<t2的相对大小（与2对比），选择tm的计算方法。
若⊿t1/⊿t2 < 2,算术平均法：⊿tm = (⊿t1 +⊿t2 )/2 ,
2、传热时并流、逆流的平均温度差的计算方法
教学方法
讲授、自学、总结
使用教具
多媒体教学平台
板书设计
主要教学内容及步骤
一、复习：1、对流传热系数的影响因素如何？
2、蒸汽冷凝和液体沸腾的方式及特点如何？
二、引入新课：前面分别介绍了传热的基本方式，而总的传热为热传导和对流的综合，其传热过程的如何进行？
三、新课：第四节传热过程的计算
（2）传热速率是换热器本身在一定操作条件下的换热能力，是换热器本身的特性。
3、热负荷的计算方法：
(1)焓差法：
Q热= qm热(H1 – H2)
Q冷= qm冷(h2 - h1)
(2)显热法：
此法适用于载热体在热交换过程中无相变化的情况。
Q热= qm热C热( T1 – T2)
Q冷= qm冷C冷( t2 – t1)
若⊿t1/⊿t2 < 2,算术平均法：⊿tm = (<⊿t1 +⊿t2 )/2 ,
若⊿t1/⊿t2 > 2,对数平均法：⊿tm = (<⊿t1 -⊿t2 )/㏑（⊿t1/⊿t2）
2、错流和折流：（略讲）
板书:(四)传热平均温度差公式的应用
例5-3在某换热器内用表压为388KPa的饱和水蒸汽加热空气，空气由进口的323k升温到393k.求该换热过程的平均温度差。
= 104.8 kw
（3）共放出热量Q热
Q热= Q 1 + Q2 = 931 + 103、35 = 1034、35kw
答：略
例4-10将0、417Kg/s，80度的硝基苯，通过一换热器冷却到40度，冷却水初温为30度，出口温度不超过35度。如热损失可以忽略不计，试求该换热器的热负荷及冷却水的用量.
例4-11上题中如将冷却水的流量增加到6m3/h，问冷却水的终温将是多少？
解：qm =68Kg/min = 68/60 kg/s,Cp = 1.885 KJ/(Kg.k),t1=310.8 k,
t2 = 344.2K;T1 = 380k,T2 = 338.5k,K = 340w/(m2.k)
Q = qm * Cp*(t2 – t1)
= 68*(1/60)*4.18*1000*(344.2 – 310.8)
50度水的焓H2 = 209、3 KJ/Kg
则饱和水蒸汽冷凝后降温至323时放出的热量：
Q热= qm热(H1 – H2)
= 1500/3600*(2692.1 — 209.1) =1034、5 kw
主要教学内容及步骤
方法2显热法
查水蒸汽表得：140KPa时饱和水蒸汽的饱和温度为109、2度，汽化潜热为r = 2234、4 KJ/Kg
（3）潜热法：
此法适用于载热体在热交换过程中有相变化的情况。
Q热= qm热r热
Q冷= qm冷r冷
注：传热过程中若存在热损失时，一般放在冷流体的一侧。
板书:（三）应用
例4-9试计算压强为140KPa（绝对），流量为1500Kg/h的饱和水蒸汽冷凝后，并降温至50度时放出的热量。
解：方法1焓差法
查水蒸汽表得：140KPa时饱和水蒸汽的焓H1 = 2692、1 KJ/Kg
若⊿t1/⊿t2 > 2,对数平均法：⊿tm = (⊿t1 -⊿t2 )/㏑（⊿t1/⊿t2）
板书:(三)两侧流体均变温（（与流体流动的方向有关）
1、并流：
热流体：T 1-- T 2
冷流体：t1-----t2
⊿t1 = T1 – t1
⊿t2 = T2 - t2
由⊿t1、⊿<t2的相对大小（与2对比），选择tm的计算方法。
⊿tm = (⊿t1 -⊿t2 )/㏑（⊿t1/⊿t2）
= (101.1 – 31.1)/㏑（101.1/31.1）
= 59.4 k
例题5-5水的流量为68Kg/min，被定压比热容为1.885KJ/(Kg.k)的油从310.8 k加热到344.2K,两流体在单壳程、双管程的列管式换热器中进行换热。油进入换热器的温度为380k，出口温度为338.5k，传热系数为340w/(m2.k).计算换热器的传热面积。
解：388KPa的饱和水蒸汽的温度为424.1k
已知：T = 424.1k；t1=323k，t2=393k
一侧恒温，与流体的流向无关，
⊿t1 = T – t1 = 424.1 – 323 = 101.1k
⊿t2 = T - t2 = 424.1 - 393 = 31.1k
因：⊿t1/⊿t2 = 101.1/31.1 = 3.25 > 2
备课时间
授课时间
授课课时
2
授课形式
讲授
授课章节
名称
第四章传热
第四节传热过程计算
教学目的
1、明确热负荷和传热速率的关系；
2、掌握热负荷的计算方法。
3、掌握传热时平均温度差的计算方法；
4、掌握流体流动方向的选择。
教学重点
1、热负荷的计算方法
2、传热时并流、逆流的平均温度差的计算方法
教学难点
1、热负荷的计算方法
（2）载热体的用量少，成本低。
（3）传热的平均温度差大，推动力大，传热速率快。
2、逆流的缺点：对于设备而言进出的温度相差过大。
四、回顾总结：在计算平均温度差时，画出流体流动的示意图，表明冷、热流体各自的温度，确定计算的方法。
五、课后回顾：
课外作业
教学后记
板书:（一ห้องสมุดไป่ตู้传热基本方程式
1、Q = K A tm
2、Q = tm /(1/KA)
板书:（二）热负荷的计算
1、热负荷：
（1）定义：换热器中单位时间内冷、热流体间所交换的热量。
（2）意义：要求换热器应具有的换热能力。
（3）应用：传热速率应等于（或略大于）热负荷。
2、热负荷和传热速率的关系;
(1)热负荷是由生产上的要求所决定，是生产上对换热能力的要求。
= 158 KW
⊿tm = (⊿t1 -⊿t2 )/㏑（⊿t1/⊿t2）
= 31.6K
R = 1.33
P = 0.463
查表：校正系数为0.73
A = 15800/(340*0.73*31.6) = 20.1m2
例5-6
板书:(五)流体流动方向的选择
并流、逆流的对比：
1、逆流的优点：（1）传热面积小，设备体积小。