第四章  传热 学习要求： 1 、熟练掌握的内容 热传导的基本定律；平壁和圆筒壁的定常热传导的计算；传热推动力与热阻的概念；对流给热基本原理、对流给热方程及对流给热系数；传热速率方程、热量衡算方程、总传热系数、平均温差的计算；流体在圆筒直管内作强制湍流时的对流给热系数计算；传热设备的设计型计算。 2 、理解的内容 传热的三种方式及其特点；间壁式换热器的传热过程；影响管内及列管管外对流给热的因素及各准数的意义；列管式换热器的结构、特点、工艺计算及选型；强化传热过程的途径；传热的操作型计算与换热器的调节。   （一） 热传导（导热） （二）对流传热 机理：由于流体中质点发生相对位移和混合，而将热能由一处传递到另一处。 分类：        自然对流：流体质点的相对运动是因流体内部各处温度不同而引起的局部密度差异所致。        强制对流：用机械能（如搅拌流体〕使流体发生对流运动。 常发生于：流体中。 说明：对流传热的同时，伴随着流体质点间的热传导，一般讨论对流传热多指热由流体传到固体的壁面（或反之〕的传热过程。   （三）辐射 机理：任何物体，只要其温度在绝对零度以上，都能随温度的不同以电磁波的形式发射能量，同时又会吸收来自外界物体的辐射能。 特点：不仅产生能量的转移，而且伴随着能量形式的转换，另外辐射不需要媒介。 常发生于：物体之间的温差特别大时才成为主要传热形式。 说明：上述三种传热的基本方式，很少单独存在，往往是互相伴随着出现。 三、化工生产中的换热形式 b、高粘度液体 Nu=max.book118.com.33(μ／μw )0.14 μ:液体在主体平均温度下的粘度 μw：液体在壁温下的粘度 其中（μ/μw）0.14一项是考虑热流方向影响的校正项。在工程计算时，液体加热(μ/μw）0.14=1.05 ，液体被冷却时（μ/μw）0.14=0.95  4）流体在弯管内强制对流 在弯管内，由于离心力的作用，扰动加剧，较直管时大  α ′＝α(1+1.77d/R) α ′ :弯管       α ：直管         R：曲率半径   5)流体在非圆形直管内强制对流 计算当量直径，再用上面公式 2、流体在管外强制对流（略） 二、液体有相变时的对流传热系数 1、蒸汽冷凝 膜状冷凝：若冷凝液能够润湿壁面，则在壁面上形成一层完整的液膜，故称为膜状冷凝。 滴状冷凝：若冷凝液不能润湿壁面，由于表面张力的作用，冷凝液在壁面上形成许多液滴，并沿壁面落下，此种冷凝称为滴状冷凝。 工业上遇到的大多是膜状冷凝，因此冷凝器的设计总是按膜状冷凝来处理，具体计算方法略 。   （二）平均温度差Δtm的计算 五、传热计算示例与分析 （一）设计型计算示例 （二）操作型计算示例 （三）壁温计算 六、工业热源与冷源 题库练习 1.（尿素工种第20题）一列管式换热器，钢管内径为25mm，壁厚3.2mm，管长5m，已知管内壁温度373K，外壁温度为353K,试求每根管子单位时间里的换热量。已知钢材的λ为46.5 W/m · K （128.7kJ/s） 2.（尿素工种第21题）某流体在一个换热器的圆形直管内作强制湍流，已知其传热膜系数为480W/m2 · K，欲将其提高到768.2W/m2 · K左右，试问应将其流速增加多少倍。（ 1.8 ） 3.（尿素工种第6题）有一保温的反应釜，外壁温度340K，设周围环境温度288K，对流辐射联合传热膜系数为α总=9.4+0.052（T壁-T介） W/m2 · K，试求每小时每平方米面积的热量。（2265kJ） 4.（常减压工种第5题）有一炉高3m，长5m，内壁温度t1=350℃，外壁温度t2=80℃，壁厚为0.25m，试计算炉墙每小时的热损失。[已知λ=0.6KCal/m·h·K ] （40630kJ）  5.（合成氨工种第6题）有一蒸汽管道长100m，管外径为170mm，外面有一保温层，其厚度为60mm， 导热系数为0.0697J/s · m · K ，保温层内表面温度为563K，外表面温度为323K，求单位时间蒸汽管上的热损失？（20129J/s）  6.(汽（煤、柴）油加氢装置操作工第20题)加热炉砖墙高度为3m，长度为5m，厚度为250mm，砖墙内壁温度为350℃，外壁温度为80 ℃，计算通过砖墙的热损失。（砖导热系数为0.6 KJ/m · h · ℃ ）9720 KJ/h 7.(汽（煤、柴）油加氢装置操作工第1题)如果换热器热流体进口温度为120℃，出口温度为70℃；冷流体进口温度为30℃，出口温度为50℃，试比较换热器采用并流和逆流时的平均温度差。（46.5 ℃ 53.6 ℃ ）  8.(汽（煤、柴）油加氢装置操作工第2题)已知某加氢装置的换热器热负荷为53164KW，换热面积为2384m2，对数平均温差为60.6 ℃ ，请计算该换热器的总换热系数。（368W/m2·K） 9.(气体分离装置操作工第2题)换热器平均温差修正系数可以通过查表得到。查表必须知道R、P的值。现要将某液体从20 ℃加热到50 ℃ ，热源进口为100 ℃ ，出口为60 ℃ ，求该修正系数的关联数R、P的值。（1.33  0.375） 10.(气体分离装置操作工第13题)已知某冷却器介质流量为16t/h，进口焓为480.7kJ/kg，出口焓为92kJ/kg，试计算该冷却器的热负荷是多少？（1727.56kw）  11.(气体分离装置操作工第14题)已知某换热器热流体入口温度为158℃，出口温度为90℃； 冷流体入口温度为50℃，出口温度为123℃，换热器的热负荷为100kw，传热系数为70 W/m2· ℃。设冷热流体作逆流流动。求换热器换热面积为。（38.16 m2 ） 12.(气体分离装置操作工第15题)某列管式换热器由φ25×2.5mm，长度为3m的管子组成。管子数为60根，若某物料在管内流动，流量为1.25kg/s，由80 ℃冷却到30 ℃ ，冷却水在管外与物料作逆流流动，由20 ℃加热到50 ℃ ，已知物料的比热容为1.9kJ/kg，以管外为基准的总传热系数472 W/m2· ℃ ，试问该换热器是否合用？（合用） 13.(气体分离装置操作工第16题)一换热器尺寸如下：管子φ25×2.5mm，管长为6m，管程数为4，公称面积为95 m2，管数为192根。求此换热器以外表面积计的实际传热面积。（90.4 m2 ） 14.(气体分离装置操作工第17题)已知一逆流列管换热器的传热面积为240 m2，换热能力为4×106kw，管程流体由30 ℃加热到60 ℃ ，壳程流体由100 ℃冷却到75℃ ，试求换热器的传热系数K值。（392.16 W/m2· ℃ ） 15.(气体分离装置操作工第18题)某列管式换热器的传热面积由φ25×2.5mm钢管组成。空气走管程，冷却水与空气逆流换热。已知空气一侧αi=50 W/m2· ℃，管外一侧αo=100 W/m2· ℃，钢的λ=45 W/m· ℃。污垢热阻忽略。求平壁的总传热系数K。（46 W/m2· ℃ ） 16.(催化裂化装置操作工第2题)已知：换热器热流体入口温度为158℃，出口温度为90℃；冷流体入口温度为50℃，出口温度为123℃，该换热器是逆流，求：该换热器平均温度差。（37.4 ℃ ） 17.(催化裂化装置操作工第3题)已知一逆流列管换热器的传热面积为240 m2，换热能力为4×106kw
第3章传热.ppt