《化工原理》课程教学资源（PPT讲稿）第四章 传热3

知识回顾1热传导过程基本方程式单层平壁、多层平壁、单层圆筒壁、多层圆筒壁2一般情况下，气体、液体、固体的导热系数怎么变化？3衣服越厚，保温效果越好，对吗？4气温下降，应添加衣服，应把保暖性好的衣服穿在里面好还是穿在外面好？5对流传热过程中热阻主要集中在哪单？6化工管路外的保温层厚度怎样确定？7写出热量衡算方程式（有相变和无相变两种情况）

知识回顾 1 热传导过程基本方程式 单层平壁、多层平壁、单层圆筒壁、多层圆筒壁 2 一般情况下，气体、液体、固体的导热系数怎么变化? 3 衣服越厚，保温效果越好，对吗？ 4 气温下降，应添加衣服，应把保暖性好的衣服穿在里面好， 还是穿在外面好？ 1 5 对流传热过程中热阻主要集中在哪里? 6 化工管路外的保温层厚度怎样确定? 7 写出热量衡算方程式(有相变和无相变两种情况)

第四节两流体间传热过程的计算Q = KS△t,传热速率方程1热量衡算2总传热速率微分方程和总传热系数3传热平均温度差

第四节 两流体间传热过程的计算 1 热量衡算 2 总传热速率微分方程和总传热系数 3 传热平均温度差 m Q = KSt 传热速率方程 2

一、热量衡算热流体Wh, Ti,Cph,Ihl冷流体中Wc, ti,Cpe,IelT, Ih2Q吸=Q放无热损失：Q= W,(Ihl -Ih2)= W.(Ic2 -Icl)

一、热量衡算 t2 Ic2 T2 Ih2 冷流体 Wc, t1 ,cpc,Ic1 热流体 Wh, T1 ,cph,Ih1 无热损失： Q吸 = Q放 ( ) ( ) h h1 h2 c c2 c1 Q = W I − I = W I − I 3

1.无相变,且流体的比热容C,不变时Q = WhCph(T, - T,)= W.cpe(tz - t)2.若换热器中流体有相变时1）如热流体有相变时，为饱和冷凝，而冷流体侧无相变Q =Whr= W.cp.(t, -t)2）若冷凝液的温度低于饱和温度离开换热器Q =Wh[r+ Cph(T, - T,)]=WcCpe(t2 - t)

1. 无相变,且流体的比热容Cp不变时 ( ) ( ) 1 2 2 1 Q W c T T W c t t h p h c p c = − = − 2.若换热器中流体有相变时 1）如热流体有相变时，为饱和冷凝，而冷流体侧无相变 ( ) 2 1 Q W r W c t t h c p c =  = − 2）若冷凝液的温度低于饱和温度离开换热器  ( ) ( ) 2 2 1 Q W r c T T W c t t h p h s c p c = + − = − 4

传热计算的出发点和核心= KS△tQ = WCph(T, - T,)= W.Cpe(t2 - t)Q =W,-r=W.cpe(tz -t)Q = Wh(r+ cph(T, - T,)=W.cpe(t2 -ti)5

传热计算的出发点和核心： m Q = KSt ( ) ( ) 1 2 2 1 Q W c T T W c t t h p h c p c = − = − ( ) 2 1 Q W r W c t t h c p c =  = −  ( ) ( ) 2 2 1 Q W r c T T W c t t h p h s c p c = + − = − 5

总传热速率方程通过换热器中任一微元面积的间壁两侧的流体的传热速率方程，可以仿照对流传热速率方程写出：dQ = K(T -t)ds = K△tds一总传热速率微分方程or传热基本方程(w/m2 ℃)K一一局部总传热系数，dQK 二△tds物理意义：在数值上等于单位传热面积、单位温度差下的传热速率。6

二、总传热速率方程 通过换热器中任一微元面积的间壁两侧的流体的传热速率 方程，可以仿照对流传热速率方程写出： d Q K T t d S K t d S = − =  ( ) ——总传热速率微分方程 or 传热基本方程 K——局部总传热系数，（w/m2℃） 物理意义：在数值上等于单位传热面积、单位温度差下的传热 速率。 dQ K tdS =  6

当取△和K为整个换热器的平均值时，对于整个换热器，传热TT热基本方程式可写成：冷1112K S△tnK一一换热器的平均传热系数，W/m?·KA1或KS—总传热热阻KS注意：其中K必须和所选择的传热面积相对应，选择的传热面积不同，总传热系数的数值不同

当取△t和K为整个换热器的平均值时，对于整个换热器，传 热基本方程式可写成： m Q = K S  t 或 K——换热器的平均传热系数，w/m2·K 1 m t Q KS  = KS 1 ——总传热热阻 注意：其中K必须和所选择的传热面积相对应，选择的传 热面积不同，总传热系数的数值不同。 7

传热基本方程可分别表示为：Q= K,S,Atm = KoSoAtm = KmSmAtm式中：K,、K。、Km一一分别为管内表面积、外表面积和内外侧的平均表面积的传热系数，w/m2·K换热器管内表面积、外表面积和内外侧S,、S。Sm的平均面积，m。注：工程上大多以外表面积为计算基准，K不再加下标“0”8

传热基本方程可分别表示为： i i m m m m m Q = K S  t = K S  t = K S  t 0 0 式中： Ki、Ko、Km——分别为管内表面积、外表面积和内外侧 的平均表面积的传热系数，w/m2·K Si、So、Sm——换热器管内表面积、外表面积和内外侧 的平均面积，m2 。 注：工程上大多以外表面积为计算基准，Ko不再加下标“o” 8

三、总传热系数K值1、总传热系数K的来源生产实际的经验数据12)实验测定3)分析计算2、总传热系数K的计算换热器中，流体通过管壁传热的步骤包括：

三、总传热系数K值 1、总传热系数K的来源 1) 生产实际的经验数据 2) 实验测定 3) 分析计算 2、总传热系数K的计算 换热器中，流体通过管壁传热的步骤包括： 9

热流体冷冷流体传热壁2AAS热流体壁面热侧壁滞流底层对流T温Q2度壁面热侧壁壁面冷侧壁热传导TVQ3冷流体壁面冷侧壁对流LotA一A截面上的位置10

对流 Q3 对流 Q1 热传导 Q2 壁面冷侧壁 冷流体 热流体 壁面热侧壁 壁面热侧壁 壁面冷侧壁 10