文档介绍：
定态传热
1、设计型:求传热面积S
2、操作型:换热调节及换热器校核
已知:S(n,d,L),物性(CP,ρ,μ,λ),污垢热阻RSI,RS0,流量(Wh,WC),冷热流体的进出口温度。
求:当某侧流体的流量或某一进(出)口温度变化,或换热器清洗后,或流动方式改变或两换热器的组合方式改变时,其它参数如何变化?
第一类:求两个温度
第二类:求物流量或某一温度
例如:冷流体的流量变化不仅会引起热负荷变化,还会引起传热速率式中传热系数和传热推动力的变化,以达到新情况下热负荷与传热速率的平衡。
两种极端情况:
A α冷>>α热,冷流体流量增大,K值基本上不变。
B 原先的t2-t1很小,即使WC增大,Δtm变化亦很小。
传热速率方程式线性化
逆流
热量衡算式
t2=t1+Rh(T1-T2)————b
由a ,b两式联合求解可得出口温度T2,t2。(第一类)
对于第二类,由于a式右侧包括待求未知数,乃非线性方程,需试差求解。
3、传热单元数——热效率法
将a式左侧分子分母处理后得:
热效率
逆流
当 R=1时,T1-t2=T2-t1
并流
当R=1时,
一侧相变时
4、非定态传热
待求函数一般为累计传热量Q或物料温度T与时间的关系。仍使用传热衡算式和传热速率式。
5、辐射传热
黑体、白体、透热体和灰体
斯蒂芬波尔斯曼定律
角系数
测温误差的来源?如何减小测温误差?
如何减小辐射散热?
典型例题
★冷凝冷却器
有一逆流操作的热交换器,用15℃的水冷却过热氨蒸汽,氨气温度为 95℃,流率为 200kg/h,氨气在热交换器中冷却。冷凝液在饱和温度(30℃)下派出。在冷却冷凝过程中,热交换器各界面上氨气与水的温度差最小处不允许小于 5℃。求冷却水用量及水最终出口温度?已知 90℃,0氨气的焓分别为 1647,1467KJ/kg,30℃液氨的焓为 323KJ/kg,水平均比热为 4183J/kg℃。(清华95)
★换热器的操作与调节
.一套管换热器用 133℃的饱和水蒸汽将管内的氯苯从 33℃加热到 73℃,氯苯流量为 5500Kg/h。现因某种原因,氯苯流量减少到 3300Kg/h,但其进出口温度维持不变,试问此时饱和蒸汽温度应为多少才能满足要求?此时饱和水蒸汽冷凝量为原工况的百分之几?(设两种工况下的蒸汽冷凝热阻,管壁热阻,垢层热阻及热损失均可略,且氯苯在管内作湍流流动,忽略两工况下蒸汽汽化潜热的变化)(华化98/20)
★换热器的串并联问题
某厂现有两台单壳程单管程的列管式空气加热器,每台传热面积为A0=20m2 (管外面积),均由128根Ф25×。壳程为 170℃的饱和水蒸汽冷凝(冷凝潜热为r=2054KJ/kg),凝液不过冷。空气走管程,其入口温度t1 =30℃,流量为4500kg/h 假定空气的物性参数不随温度、压力变化,可视为常数,分别为CP=, ρ= ,μ=×10-3cp ,λ=。热损失可略,管内湍流时空气的对流给热系数可用下式计算: Nu= 。
若两台换热器并联使用,通过两台换热器的空气流量均等,试求空气的出口温度t2(℃)及水蒸汽的总冷凝量 m1(kg/h)
若两台改为串联使用,试求此时空气的出口温度t2(℃)及水蒸汽的总冷凝量 m1(kg/h)。
(3)试比较并联及串联时传热效率的大小,并求两情况下总传热能力的比值 Q串/ Q并。
解:
★非稳态传热问题
有一带夹套的反应釜,釜内盛有某反应液。反应液的初始温度为 20℃。釜内液体由于剧烈地搅拌可认为温度均一。反应液需加热到 80℃进行反应。
若夹套内通以 120℃的蒸汽加热,已知前 10分钟反应液的温升为 60℃,则反应液由初始温度加热至反应温度需要多少时间?
若夹套内通以进口温度为 120℃的热流体加热,前 10 分钟反应釜的温升同样为60℃,则反应液由初始温度加热到反应温度需多少时间?(热流体无相变)(华化96/20)
解(1)热流体有相变时
(2)热流体无相变时
第五章蒸发(略)
第六章精馏
主要内容
两组分混合物的汽液平衡
精馏的依据是相对挥发度的差异
相对挥发度为:
理想溶液
气相为理想气体时
泡点方程
露点方程
安托因方程
:
物料衡算
焓衡算
相平衡方程
传热速率方程
传质速率方程
归一方程
:
理论板假定----去除了传热传质速率方程
恒摩尔流假定----去除了焓衡算方程