3.3 传热装置的开停车 (课件）-《化工单元操作》同步教学（化学工业出版社）

1 3.3 传热装置的开停车 3.3 传热装置的开停车 2 《化工单元操作》 3 传热 3.1预备知识 3.2认知传热装置的工艺流程 3.3传热装置的开停车 3.4换热器的切换 3.3 传热装置的开停车 3 3.3 传热装置的开停车 3.3.1 间壁传热 3.3.2 换热器操作 3.3 传热装置的开停车 冷、热流体在间壁式换热器内被固体壁面隔开，分别在壁面两侧流动，热量由热流体通过壁面传给冷流体的过程。 Q 冷流体 热流体 管壁 T1 ↓ T2↑ 热传导 热对流 热对流 内侧 外侧 3.3.1 间壁传热 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 3.3 传热装置的开停车 1. 传热速率方程（传热基本方程） Q——传热速率，W； K——传热系数，W/(m2·K)； A——传热面积，m2； Δtm——换热器的传热推动力， 或称传热平均温度差，K； 间壁式换热器的传热速率与传热面积、传热推动力（平均传热温差）、总传热系数成正比。 3.3 传热装置的开停车 已知一外径为100mm、内径为80mm的金属管，输送某一热的物料，此时金属管内壁温度为400K，外壁温度为280K，每米管长的散热速率为4545W。求该管材的热导率。 3.3 传热装置的开停车 2. 平均传热温度差 换热器传热过程中各传热截面的温差各不相同，取某个平均值作为整个换热器的传热推动力，称为平均传热温度差（平均传热推动力），用Δtm表示。 Δtm=T－t 恒温传热：当两流体在换热过程中均只发生相变时，热流体温度T和冷流体温度t都始终保持不变。 变温传热：间壁一侧或两侧的流体温度沿换热器管长而变化。 △t1、△t2－－分别为换热器两端 热、冷流体温度差，K。 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 3.3 传热装置的开停车 当△t1/△t2≤2时，Δtm = (△t1+△t2)/2 在冷、热流体的进、出口温度完全相同的情况下，逆流传热的温差大，即推动力大，所需的传热面积小，传热效果好，而并流正好相反。 3.3 传热装置的开停车 3.总传热系数 Q 冷流体 热流体 管壁 T1 ↓ T2↑ 热传导 热对流 热对流 内侧 外侧 表示单位传热面积、单位传热温差下的传热速率，用K表示，单位为W/(m2·K)，反映了传热过程的强度。 3.3 传热装置的开停车 生活中传热现象讨论： 加快了传热速率 为什么暖气片要做出多层片状？ 为什么窑洞或老房子冬暖夏凉？ 减慢了传热速率 3.3 传热装置的开停车 保温瓶和保温杯可以保温 下列现象中传热是加快了还是减慢了？ 3.3 传热装置的开停车 冰棍箱子上盖着棉被 下列现象中传热是加快了还是减慢了？ 3.3 传热装置的开停车 同样的冬天，骑车比走路更感觉冷 下列现象中传热是加快了还是减慢了？ 3.3 传热装置的开停车 冬天在板凳上加个棉垫更舒服 下列现象中传热是加快了还是减慢了？ 3.3 传热装置的开停车 想在更短时间把水烧开，把电磁炉温度调高 下列现象中传热是加快了还是减慢了？ 3.3 传热装置的开停车 传热面积 传热温差 传热系数 化工生产中的强化传热和削弱传热 传热基本方程： 传热速率 讨论： 为了提高或降低传热速率，能采取什么措施？ 提高传热速率——强化传热/增强传热 降低传热速率——削弱传热 3.3 传热装置的开停车 1）增大传热面积 高效内-外翅片传热管 内翅片传热管 外翅片传热管 强化传热途径 3.3 传热装置的开停车 17 单相流体的对流换热系数可达光管的2.5--6倍，沸腾换热系统可达光管的2--5倍，凝结换热系数可达光管的3--5倍。 双金属翅片管接触热阻低，单位长度换热面积大，传热系数高。 螺旋折流板换热器 1.强化传热的基本途径 1）增大传热面积 3.3 传热装置的开停车 18 单相流体的对流换热系数可达光管的2.5--6倍，沸腾换热系统可达光管的2--5倍，凝结换热系数可达光管的3--5倍。 双金属翅片管接触热阻低，单位长度换热面积大，传热系数高。 2）提高传热推动力（传热温差 ） 物料温度（工艺条件决定） 加热剂或冷却剂（不同选择） 流动形式（逆流/并流） 1.强化传热的基本途径 3.3 传热装置的开停车 19 但在化工、制药、食品等行业的冷冻盐水，一般表示用于低温冷量输送情况下的盐溶液，一般应用广泛的盐溶液包括：氯化钙溶液、氯化钠溶液等。其中又以氯化钙溶液应用最为广泛。 蓄冷剂为聚丙烯酸钠。 3）提高传热系数——降低总热阻 管 内 侧 对 流 热 阻 管内污垢热阻 壁面导热热阻 管外污垢热阻 管 外 侧 对 流 热 阻 + + + + 总热阻 = 1.强化传热的基本途径 Q 管壁 热传导 热对流 热对流 内侧 外