两流体对流传热计算

T t1 1 1 ln T t2 ' ms 2 1 2 T t1 ms 2 ' 1 1 ln 1 2 ' T t2
当ms2’=2· ms2时，有：
0.8
' 2 1.74 10 w / m K
3 2
1 1 4 3 100 30 1 100 30 10 10 ln ln 1 1 100 t2 ' 2 100 35 4 3 1.74 10 10
t2 ' 34.1C
则：
mS 2 ' t2 ' t1 34.1 30 mS 1 ' ms1 2 ms1 mS 2 t2 t1 35 30 =1.64 ms1
即冷凝量增加64%.
本讲小结
1. 掌握两流体间壁对流传热的过程。
本章的重中 之重，必须 掌握！
t2 t1 const. Q
dQ K dA t
d (t ) d (t ) dQ K dA t
如果K const，则： d t t2 t1 A t1 t Q o dA t2 t1 Q K A K A tm ln( t2 / t1 ) 1 K
d1 1 d1 1 1 b d1 = Rs1 Rs 2 K1 1 dm d2 2 d2
1 1 b 1 (3)平壁：A1 A2 Am K 1 2
注意：
一般的处理方法为：定性温度 物性参数 平均 K Q KAt
f P, R
四. 传热过程计算
1、计算类型 设计型：WS1，T1，T2，WS2，t1，确 定A及有关尺寸。 操作型： （ 1 ）尺寸，物性， WS1 ， WS2 ， t1 ， T1，求t2，T2 （2）尺寸，物性WS1，T1，T2，t1， 流动方式 求WS2，t2
2、基本方程式
按热流方向：T1 T2 并流：t1 T1 t1；t 2 T2 t2 逆流时：t1 T1 t2；t2 T2 t1 根据热量衡算，有： 逆流：dQ mS1c p1dT mS 2c p 2 dt 并流：dQ mS1c p1dT mS 2c p 2 dt
错啦！
t2的计算须依据传热速率方程：
t2 t1 Q K A tm A 1 1 T t1 ln 1 2 T t2 1 =ms 2 Cp (t2 t1 )
1 1 A =ms 2 Cp T t1 1 2 ln T t2
Q K A tm
Q mS1c p1 T1 T2 mS 2c p 2 t2 t1
f
3、计算关键：生产任务 加热，冷却 工况改变后各量之间关系
K 内、 外、 ，wS1，wS 2，T1，T2，t1，t2 S，L d ，物性，，CP，，，

4
d Cp (t2 t1 )
2
L
u d Cp (t2 t1 )
4 K tm
2.16m
3、错流与折流
tm tm 逆 ，：温差修正系数 冷流体温升 t2 t1 P ＝ 最初温差 T1 t1 热流体温降 T1 T2 R ＝ 冷流体温升 t2 t1 查图
Cp 1.0kJ / kg K , 1.07kg / m
t1 t2 tm 590 C T t2 ln( ) T t1
Q K A tm K n d L tm
Q m Cp (t2 t1 ) u n
如果冷却剂量增加一倍，问冷凝液的量增加多少？ 解： 假定冷却剂的初始流量为ms2，冷凝蒸汽量为ms1,则有：
Q mS1 mS 2cp 2 t2 t1
如果冷却剂的量增加一倍，则：冷凝液的量也增 加一倍。 为什么？ 冷却剂的流速增大，单位质量的受热时间变小， 出口温度降低。因此须首先计算出口温度t2。
二、传热系数K：w/m2k
(1) A有基准问题，取A1，即以外表面积为基准, 则：
1 1 b A1 1 A1ห้องสมุดไป่ตู้= K1 1 Am 2 A2
对于圆筒壁，有：
A= d l
1 1 b d1 1 d1 = K1 1 dm 2 d 2
(2)若存在污垢：
m
K与1 , 2有关： K 1，K 2，K 接近 较小的一个
强化传热中的K：从热阻大的一方入手
对流传热问题归结为求取K（）和 t m
K值范围： 气－气 水－水 （W/(K· m2)）气－水 冷凝汽－水 12－35 850－1700 17－280 1420－4250
三、平均温度差 tm
2. 掌握两流体间壁对流传热速率的基本方程以及总 传热系数的表达式。 3. 掌握对数平均温度差的求解方法。 4. 利用热衡算、传热速率方程和总传热系数的表达 式进行两流体间壁对流传热的计算。
Thanks!
t 2
t2 t1 tm ln(t2 / t1 )
对数平均温度。
已知：列管换热器，管内走干空气，u2=12m/s，内 管Φ38×2.5，n=200，t1=26 ℃ ，t2=86 ℃，壳程为 饱和蒸汽，T＝120 ℃，Ki=50w/(m2‧s) 求：管长 L 解： 空气的定性温度为 t = (t1+t2)/2=56 ℃，查得其物性 参数： 3
– 设计一个水蒸气加热空气的实验，通过实验 ，确定如下经验公式中的K和n的数值。
=K Ren Pr0.4 d
– 要求：
• 3-4人/组； • 下周三汇报
– 汇报内容：实验原理、实验装置图、实验步骤、数据 处理表格 – PPT讲解
主要内容
一.传热基本方程 二. 传热系数 三. 传热平均温差 四. 传热过程计算
本讲小结
作业：4.9、4.10
一、传热基本方程 1. 间壁两侧流体的热交换过程
2.传热基本方程
若无热损失 Q 1 A1 Th Thw 2 A2 Tcw Tc Am平均传热面积

b
Am Thw Tcw
依据等比定理，有：
Th Tc Th Tc T t Q 1 b 1 1 R i 1A1 Am 2 A2 KA Q KA Th Tc
1 1 逆流：d t dT dt dQ m c m c S 2 p 2 S 1 p 1
1 1 并流：d t dT dt dQ m c m c S 2 p2 S 1 p1
d t const. dQ
4、基本思路：
a）首先明确生产目的：加热，冷却
b）Q WS1 CP1 T1 T2 需要传递的热量
Q K A t
实际传递的热量
两者的一致性 确定所求的量。
5、基本方法 1) 对比计算法 2) 控制热阻法：
u 0.2 0.4~0.5 d
1、恒温差传热
液体在恒定沸腾温度t蒸发 饱和蒸汽加热，T下冷凝
Q K A T t
2、变温差传热：
t 随位置改变
为推导此类情况下的平均温差，假定： 热流体质量流量mS1，比热Cp1 冷流体质量流量mS2，比热CP2 推导前提条件：CP为均值；mS为常数； K为常数(无热损失)
0.8 0.8
忽略，K接近于小一方； 若 大>>小，小≈K 如 汽 水 冷凝水
注意:若K≈i，改换基准，以内径为基准
例题： 套管换热器，冷却剂走管内，入口温度为30℃ ，出口 温度为35℃ ，内管侧的α1＝103 W/(m2K)；饱和蒸汽走 管外，温度为100，α2＝104W/(m2K)。忽略管壁热阻及 壁厚对传热系数的影响。
两流体间传热的计算
Heat Transfer Between Two Liquids
Keywords: Overall Heat Transfer Coefficient,
Resistance, Fouling factor,
Temperature gradient
说 明
• 有相变传热系数计算的讲解调到下节讲 解。 • 课外作业：