化工原理第四章兩流體間傳熱過程的計(jì)算-資料下載頁
2025-05-01 22:49本頁面
【正文】 水蒸氣冷凝 455～ 1020 2022/5/25 五、傳熱面積 A的確定 【 特點(diǎn) 】 在傳熱過程中其面積始終不改變。 【 確定方法 】 壁的任何一側(cè) 均可作為計(jì)算式中的傳熱面積。 平面壁 2022/5/25 【 特點(diǎn) 】 沿著 傳熱方向其表面積是變化 的。 【 確定方法 】 （ 1） 外表面積 （ A2）； （ 2） 內(nèi)表面積 （ A1） ； （ 3） 平均面積 （ Am） 。 圓筒壁 1212lnAAAAAm??2022/5/25 六、污垢熱阻 【 影響 】 由于傳熱表面有 污垢 的 積存 ，增加了傳熱熱阻。換熱器使用一段時(shí)間后， 傳熱速率 Q會(huì)下降 。 【 確定方法 】 通常 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)直接估計(jì)污垢熱阻值 ，將其考慮在 K中，即： 212212111111ddddRddbRK m ??? ?????式中 R R2—— 傳熱面兩側(cè)的污垢熱阻 ， m2K/W。 2022/5/25 2022/5/25 2022/5/25 【 例 】 在列管式換熱器中用蒸氣加熱溶液 ， 列管為Φ25 。 蒸汽冷凝的對(duì)流傳熱系數(shù)為 15000 W/(m2℃ )， 溶液的對(duì)流傳熱系數(shù)取 2022 W/(m2℃ )。 管壁的導(dǎo)熱系數(shù) λ＝ 50 W/(m℃ )。 使用一段時(shí)間后， 管內(nèi)壁面沉積 1mm的垢層 ， 垢層的 λ＝ 1W/(m℃ )。 若蒸汽的冷凝溫度和溶液的加熱溫度均不變 ， 求此時(shí)的 傳熱量為原傳熱量的分率 。 2022/5/25 【 解 】 設(shè)原傳熱量為 Q＝ KAΔtm 結(jié)垢后的傳熱量為 Q’＝ K’A’Δtm’ ∵ 換熱器的尺寸沒有改變 ， 故 A＝ A’ 熱 、 冷物料的進(jìn) 、 出口溫度不變 ， 故 Δtm＝ Δtm’ ∴ KKtKAtAKmm39。39。39。39。39。????由于 12 ???dd故使用平面壁的計(jì)算式計(jì)算總傳熱系數(shù) 2022/5/25 結(jié)垢前 21111??? ???bK已知 α1＝ 15000 W/(m2℃ ) α2＝ 2022 W/(m2℃ ) b＝ λ＝ 50 W/(m℃ ) ∴ 0 0 0 0 0 01500 0 1 5 0 0 011 ????K∴ K＝ 1676 W/(m2℃ ) 2022/5/25 結(jié)垢后 2139。111???? ＋垢垢bbK ???已知 b垢 ＝ λ垢 ＝ 1W/(m℃ ) ∴ 20221150150001139。 ?????K∴ K’＝ W/(m2℃ ) 因此 % 7 1 6 7 6 2 639。 ???【 結(jié)論 】 為消除污垢熱阻的影響，維持換熱器的使用性能，應(yīng) 定期清洗 換熱器。 2022/5/25 換熱器的物理清洗 2022/5/25 換熱器的化學(xué)清洗 2022/5/25 清洗前的換熱器 2022/5/25 清洗后的換熱器 2022/5/25 七、流向的選擇 在流體進(jìn)出口溫度相同的條件下 ， 逆流的平均溫差最大 ， 并流最小 ， 其它流動(dòng)型式的 ?tm介于兩者之間 。 逆流操作的優(yōu)點(diǎn)如下： （ 1） 在熱負(fù)荷 Q、 K相同時(shí) ， 采用逆流 可以較小的傳熱面積 A 完成相同的換熱任務(wù) ； （ 2） 在熱負(fù)荷 Q、 A相同時(shí) ， 可以 節(jié)省加熱和冷卻介質(zhì)的用量或多回收熱 。 【 結(jié)論 】 一般情況下 ， 應(yīng)采用逆流操作 。 2022/5/25 在 某些方面 并流也優(yōu)于逆流 。 （ 1）工藝上要求加熱某一 熱敏性物質(zhì) 時(shí)，要求加熱溫度不高于某值（并流 t2maxT2）； （ 2） 易固化（ 結(jié)晶 ）物質(zhì)冷卻 時(shí)，要求冷卻溫度不低于某值（并流 T2mint2）， 如易于控制流體出口溫度。 采用 折流和其它復(fù)雜流型的目的 是為了提高傳熱系數(shù) ?， 從而提高 K來減小傳熱面積 。 2022/5/25 八 、 傳熱過程的強(qiáng)化措施 mtKAQ ??【 結(jié)論 】 為了增強(qiáng)傳熱效率，可采?。? （ 1）增大平均傳熱溫度差 ?tm； （ 2）增大傳熱面積 A； （ 3）增大總傳熱系數(shù) K。 強(qiáng)化傳熱的途徑 2022/5/25 增大傳熱平均溫度差 ?tm （ 1）兩側(cè)變溫情況下，盡量采用 逆流流動(dòng) ； （ 2） 提高加熱劑 T1的溫度 （如用蒸汽加熱，可提高蒸汽的壓力來達(dá)到提高其飽和溫度的目的）； （ 3） 降低冷卻劑 t1的溫度 （如使用冷凍鹽水）。 【 說明 】 利用 ?tm?來強(qiáng)化傳熱是 有限 的。 2022/5/25 增大總傳熱系數(shù) K 2122111)1()1(1AARAAbRK m????????（ 1）盡可能利用有相變的熱載體（ ?大 ）； （ 2）用 ?大 的材料作為傳熱壁 ； （ 3）減小金屬壁的厚度（ b小 ）； （ 4）及時(shí)清除污垢（ R小 ）； （ 5）提高 ? 較小一側(cè) 的給熱系數(shù)。 2022/5/25 增大單位體積的傳熱面積 A （ 1） 采用 翅片管 代替光滑管； （ 2）采用高效 新型換熱器 。 （如列管式換熱器的傳熱面積只有 40～ 160m2/m3，而板式換熱器的傳熱面積可達(dá) 250～ 1500m2/m3） 在傳統(tǒng)的間壁式換熱器中，除夾套式外，其他都為管式換熱器。 管式的共同缺點(diǎn) 是結(jié)構(gòu)不緊湊，單位體積所提供的傳熱面小，金屬消耗量大?？刹捎玫姆椒椋? 2022/5/25 2022/5/25 2022/5/25 板式換熱器
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