• /  66
  • 下載費用: 25積分  

南京理工大學(化工原理)課件chapt4.ppt

'南京理工大學(化工原理)課件chapt4.ppt'
第四章 傳 熱本章主要內容4.1 概述4.2 熱傳導4.3 對流傳熱4.4傳熱過程的分析和計算4.5 換熱器4.1 概述 4.1.1 化工生產中的傳熱一、傳熱的三種方法:直接混合蓄熱式間壁換熱 直接蒸汽加熱蓄熱式換熱器間壁式換熱器二、傳熱機理:熱傳導,熱對流和熱輻射三、傳熱速率 熱流量Q :即單位時間內通過換熱器整個傳熱面所傳遞的熱量(W)。 熱流密度(或熱通量)q :單位時間內通過單位傳熱面積所傳遞的熱量(W/m2 ) 。四、穩定傳熱和不穩定傳熱 4.2 熱傳導 4.2.1傅里葉定律對于熱傳導,其傳熱速率與溫度梯度及傳熱面積成正比——傅里葉定律t-?t等溫面?t?xx-?xt+?t4.2.2 導熱系數λ 一、固體的導熱系數 導熱系數表征物質導熱能力的大小,是物質的物理性質之一,單位為 W/(m·℃)。 大多數金屬材料λ隨溫度增加而減小,大多數非金屬材料λ隨溫度增加而增大。 二、液體的導熱系數 三、氣體的導熱系數 氣體的導熱系數較小,隨溫度升高而增大。 除水和甘油外,絕大多數液體的導熱系數隨溫度的升高而略有減??;非金屬液體中水的導熱系數最大。 4.2.3 平壁穩定熱傳導 一、單層平壁熱傳導 平壁越厚,λ和S越小,熱阻越大。二、多層平壁熱傳導4.2.4 圓筒壁的熱傳導推動力=t1-t2傳熱阻力=?對數平均面積(m2 )對數平均半徑(m)多層圓筒壁熱傳導4.3 對流傳熱 對流傳熱無相變傳熱有相變傳熱強制對流傳熱自然對流傳熱蒸汽冷凝液體沸騰湍流主體溫度虛擬膜內溫度分布壁內溫度虛擬膜:假定對流傳熱在一厚度為δt的假想有效膜內進行,且以熱傳導方式進行;傳熱溫差集中在δt內。4.3.1 牛頓冷卻定律和對流傳熱系數 根據有效膜概念,對于熱流體:T、TW ——分別為熱流主體和熱流體側壁溫(℃) ——對流傳熱系數(W/(m2·℃))。 牛頓冷卻定律影響α的因素 1.流體的種類及相變化情況 2.流體的物理性質(ρ、μ、cp、λ) 3.流體運動狀態 4.對流狀況: 自然對流、強制對流 5.傳熱壁的形狀、大小及安裝位置 準數名稱符號意義Nusseltnumber和熱傳導相比,對流使傳熱系數 增大的倍數Reynoldsnumber流體所受慣性力和粘性力之比Prandtlnumber流體的物性對對流傳熱的影響Grashofnumber自然對流對對流傳熱的影響4.3.2 對流傳熱的因次分析一、無相變強制對流傳熱過程 f(Nu,Re,Pr)=0 二、無相變自然對流傳熱過程 f(Nu,Pr,Gr)=0 定性溫度:取流體平均溫度。 特征尺寸:圓管取管徑d;非圓形管,通常取當量直徑de為特征尺寸;對大空間內自然對流,取加熱(或冷卻)表面的垂直高度為特征尺寸。4.3.3 對流傳熱系數的經驗關聯式 Nu=0.023Re0.8Prn  (1)流體在圓形直管內作強制湍流流體被加熱時,n=0.4;被冷卻時,n=0.3。 定性溫度:進出口溫度算術平均值;特征尺寸:di一、流體在圓形直管內運動如果流體在圓直管內作強制過渡流(層流),此時對流傳熱系數應增大還是減???若Nu=0.023Re0.8Prnf ,則 f>1還是f<1?①Re>10000,即流動是充分湍流的;②0.7<Pr<160;③流體粘度較低(不大于水的黏度的2倍);④L/d>60,即進口段只占總長的一小部分,管 內流動是充分發展的。(2)流體在圓形直管中作過渡流 Nu=CRemPrn計算得的α乘以小于1的系數f (3)流體在圓型直管內作強制層流 二、流體在圓型彎管內作強制湍流 流體因離心力作用引起二次環流,加劇擾動,強化了傳熱。Nu=CRemPrn計算得的α乘以大于1的系數三、流體在非圓形管內強制湍流用當量直徑de代替相應公式中的直徑d管外強制對流 4.3.4 有相變對流傳熱系數計算1.蒸汽冷凝蒸汽垂直管或板外膜狀冷凝對流傳熱系數計算1.冷凝液膜層流運動,傳熱方式為導熱(Re1800)冷凝器中管子的切向旋轉液體沸騰水的沸騰曲線4.4 傳熱過程的分析和計算4.4.1 熱量衡算 (忽略熱損失) cp——流體的平均比熱容(kJ/(kg·℃)); W——流體的質量流量(kg/s); t——冷流體的溫度(℃); T——熱流體的溫度(℃); Q ——傳熱速率(kW)。 1.冷熱流體均無相變2. 熱流體發生相變(如飽和蒸汽冷凝)Q=? Wh——飽和蒸氣(即熱流體)的冷凝速率(kg/h); r——飽和蒸氣的冷凝潛熱(kJ/kg); cph——冷凝液的比熱容(kJ/(kg·℃)); Ts——冷凝液的飽和溫度(℃)。 冷凝液為飽和液體(Ts) 冷凝液為過冷液體(T) 4.4.2 總傳熱速率微分方程 t1T2T1t2T1T2t1t2LT,αit,αoTWtW 分別為各傳熱環節的熱阻(℃/W)。 對于微元管段dL:令 dQ=KdS(T-t)—總傳熱速率方程的微分表達式。 總傳熱系數,W/(m2· ℃);單位傳熱面積、溫差下的總傳熱速率。微元管段總傳熱推動力4.4.3 總傳熱系數K 一、總傳熱系數K的計算表達式 傳熱面為圓筒壁 傳熱面為平壁 污垢熱阻二、提高總傳熱系數的途徑1.減小任何環節的熱阻都可提高傳熱系數。2.當各環節的熱阻相差較大時,總熱阻的數值 將主要由其中的最大熱阻所決定。此時強化傳熱的關鍵在于提高該環節的傳熱系數。 若α1>>α2,K=?此時提高對流傳熱系數措施?若污垢熱阻為控制因素,則必須設法減慢污垢形成速率或及時清除污垢。4.4.4 傳熱推動力和總傳熱速率方程 一、恒溫傳熱 Q=KS(T-t)=KSΔt二、變溫傳熱 1.逆流和并流 2. 錯流和折流逆流(并流)傳熱平均推動力的推導(a)逆流 (b)并流 逆流時平均溫度差推導 傳熱面積增加的方向(逆流)——對數平均溫度差 逆流時: 并流時: 加熱物質為飽和蒸汽(冷凝液為飽和液體)時( T為飽和蒸汽溫度): 在換熱器的傳熱速率Q及總傳熱系數K相同的條件下,因為逆流時的Δ tm大于并流時的Δ tm,采用逆流操作可節省傳熱面積。逆流操作可節省加熱介質或冷卻介質的用量。 逆流操作優點:2.錯流和折流 錯流和折流時的平均溫度差,先按逆流操作計算對數平均溫度差,再乘以考慮流動方向的校正因素。 Δtm= ΔtΔtm′ 溫度差校正系數,與冷、熱流體溫度變化有關4.4.5 穩定傳熱的計算 穩定傳熱計算的基本公式為熱量衡算方程: 總傳熱速率方程: 一、設計型計算 (以熱流體的冷卻為例。) 1.設計任務 需要將一定流量Wh的熱流體自給定 溫度T1冷卻至T2,已知冷流體進口溫度t1,計算傳熱面積及換熱器其它尺寸。 2.計算方法 ①計算換熱器的熱負荷(傳熱速率)Q: ②選擇流動方向和冷卻介質出口溫度t2,計算Δtm; ③計算總傳熱系數K和選定污垢熱阻的大??; ④由總傳熱速率方程Q=KSΔtm計算傳熱面積。 二、操作型計算 操作型計算通常有以下兩種類型: 1.已知換熱器的傳熱面積和有關尺寸,冷熱流體的物理性質、流量、進口溫度及流體流動方式,求冷熱流體的出口溫度。 2.已知換熱器的傳熱面積和有關尺寸,冷熱流體的物理性質,熱流體的流量和進出口溫度,冷流體的進口溫度和流體流動方式,求冷流體的流量和出口溫度。 傳熱效率—傳熱單元數法(ε-NTU)1.傳熱效率2.傳熱單元數NTU換熱器的熱量衡算和傳熱速率方程的微分式為 上式可改寫為 單程并流 (假定熱流體熱容量流率最?。┠媪鲿r :熱容量流率相等時并流逆流 列管式換熱器冷、熱流體流動通道的選擇 (1)不潔凈和易結垢的液體宜走管程,因為管內清洗方便; (2)腐蝕性的流體宜走管程,以免管束和殼體同時受腐蝕; (3)壓強高的流體宜走管內,以免殼體承受壓力; (4)飽和蒸汽宜走殼程,因為飽和蒸汽比較清凈,對流傳熱系數與流速無關且冷凝液易排出;4.5 換熱器 (5)被冷卻的液體宜走殼程,便于散熱; (6)若兩流體溫差較大,對于剛性結構的換熱器,宜將對流傳熱系數大的流體通入殼程,可減少熱應力; (7)流量小而黏度大的液體一般宜走殼程,因在殼程Re>100即可達到湍流,但這不是絕對,如流動阻力損失允許,將這種流體通入管內并采用多管程結構,反而能得到更多的對流傳熱系數。 管式換熱器 噴淋式換熱器 1―彎管; 2―循環泵; 3―控制閥。 板式換熱器翅片管式換熱器板翅式換熱器 板翅式換熱器的板束 板翅式換熱器的翅片形式 (a)光直翅片;(b)鋸齒翅片;(c)多孔翅片。
關 鍵 詞:
chapt4 chapt 化工 理工大學 原理 南京
 天天文庫所有資源均是用戶自行上傳分享,僅供網友學習交流,未經上傳用戶書面授權,請勿作他用。
關于本文
本文標題:南京理工大學(化工原理)課件chapt4.ppt
鏈接地址: http://www.476824.live/p-51497208.html
關于我們 - 網站聲明 - 網站地圖 - 資源地圖 - 友情鏈接 - 網站客服點擊這里,給天天文庫發消息,QQ:1290478887 - 聯系我們

本站為“文檔C2C交易模式”,即用戶上傳的文檔直接賣給(下載)用戶,本站只是中間服務平臺,本站所有文檔下載所得的收益歸上傳人(含作者)所有【成交的100%(原創)】。本站是網絡服務平臺方,若您的權利被侵害,侵權客服QQ:1290478887 歡迎舉報。

[email protected] 2017-2027 http://www.476824.live 網站版權所有

粵ICP備19057495號 

收起
展開
球探网即时蓝球比分 山西11选5遗漏数据 股票行情大盘走势0 股票k线是什么意思 新疆体彩11选5 黑龙江省11选五开奖 陕西快乐10分开奖走势图 江苏快三哪个平台信誉好 幸运赛车号码走势图 安徽十一选五开奖查询 今天快乐十分开奖查询