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项目三
物料换热
任务一 传热基础的认知
传热基本方式
热传导
对流传热
（1）自然对流传热
（2）强制对流传热
3. 热辐射
一
项目三 物料换热
任务一 传热基础的认知
工业换热方法
直接接触式换热
二
项目三 物料换热
任务一 传热基础的认知
工业换热方法
2. 蓄热式换热
二
项目三 物料换热
任务一 传热基础的认知
工业换热方法
3. 间壁式换热
二
项目三 物料换热
任务一 传热基础的认知
传热速率
传热速率方程是描述传热速率与传热面积及冷、热两流体的温度差之间的方程。
且Q与传热面积及冷、热两流体温度差的乘积成正比即
三
项目三 物料换热
任务一 传热基础的认知
传热速率
传热速率方程式为
三
项目三 物料换热
任务一 传热基础的认知
传热速率
单位时间内，通过单位传热面所传递的热量称为热通量，也称热流密度，单位
W/m2。传热速率和热通量的关系如下。
三
项目三 物料换热
任务一 传热基础的认知
载热体
化工生产中的热量交换通常发生在两流体之间，参与传热的流体称为载热体。温
度较高放出热量的流体称为热载热体;温度较低吸收热量的流体称为冷载热体。
四
项目三 物料换热
任务一 传热基础的认知
稳定传热和非稳定传热
温度差是自发传热的必要条件，所以传热系统中，空间各位置点温度不同，随着
传热过程的进行，各点的温度可能随时间的变化而变化。如果传热系统中各点温
度不随时间而变化的传热过程称为稳定传热，稳定传热时各点的热流量不随时间
而变，连续生产过程中的传热多为稳定传热。
五
项目三 物料换热
任务二 导热过程的计算及其应用
傅里叶定律及热导率
1. 傅里叶定律
一
项目三 物料换热
任务二 导热过程的计算及其应用
傅里叶定律及热导率
2. 热导率
一
项目三 物料换热
任务二 导热过程的计算及其应用
傅里叶定律及热导率
表3-2给出了常用材料的热导率。
一
项目三 物料换热
任务二 导热过程的计算及其应用
平壁稳定热传导过程的计算
1. 单层平壁稳定热传导过程
二
项目三 物料换热
任务二 导热过程的计算及其应用
平壁稳定热传导过程的计算
2. 多层平壁稳定热传导
二
项目三 物料换热
任务二 导热过程的计算及其应用
平壁稳定热传导过程的计算
对于n层平壁面，其传热速率表达式为
二
项目三 物料换热
任务二 导热过程的计算及其应用
圆筒壁稳定热传导过程计算
1. 单层圆筒壁稳定热传导过程
三
项目三 物料换热
任务二 导热过程的计算及其应用
圆筒壁稳定热传导过程计算
由傅里叶公式得
三
项目三 物料换热
任务二 导热过程的计算及其应用
圆筒壁稳定热传导过程计算
最后得出：
三
项目三 物料换热
任务二 导热过程的计算及其应用
圆筒壁稳定热传导过程计算
2. 多层圆筒壁稳定热传导过程
三
项目三 物料换热
任务二 导热过程的计算及其应用
圆筒壁稳定热传导过程计算
其数学表达式可写为
三
项目三 物料换热
任务二 导热过程的计算及其应用
圆筒壁稳定热传导过程计算
由此可以得到n层圆筒壁导热速率通式
三
项目三 物料换热
任务三 对流传热过程分析及其应用
对流传热过程分析
对流传热过程共分四种类型。
一
项目三 物料换热
任务三 对流传热过程分析及其应用
对流传热过程分析
图3-8对流传热的温度分布
一
项目三 物料换热
任务三 对流传热过程分析及其应用
对流传热速率方程
自然界中传递过程的普遍关系为
二
项目三 物料换热
任务三 对流传热过程分析及其应用
对流传热速率方程
用微元传热面积来计算传热速率，以热流体对流传热为例，可得出如下关系
二
项目三 物料换热
任务三 对流传热过程分析及其应用
对流传热系数及影响因素
1. 对流传热系数
三
项目三 物料换热
任务三 对流传热过程分析及其应用
对流传热系数及影响因素
2. 对流传热系数的影响因素
1）流体的种类和相变化情况
2）流体的物性
3）流体的流动状态
4）传热面的形状、位置和大小
三
项目三 物料换热
任务三 对流传热过程分析及其应用
对流传热系数的获取
1. 对流传热系数经验关联式
四
项目三 物料换热
任务三 对流传热过程分析及其应用
对流传热系数的获取
表3-3中列出了几种常用的特征数。
四
项目三 物料换热
任务三 对流传热过程分析及其应用
流体有相变时的对流传热过程分析
1. 蒸汽冷凝
五
项目三 物料换热
任务三 对流传热过程分析及其应用
流体有相变时的对流传热过程分析
影响冷凝传热的因素
①液膜两侧温度差的影响。
②流体物性的影响。
③蒸汽流速和流向的影响。
④蒸汽中不凝性气体含量的影响。
⑤冷凝壁面的布置。
五
项目三 物料换热
任务三 对流传热过程分析及其应用
流体有相变时的对流传热过程分析
2. 液体沸腾
（1）液体沸腾的方法
工业上液体沸腾的方法可分为两种:大容积沸腾是将加热壁面浸没在液体中，液体在壁
面处受热沸腾;管内沸腾是液个体在管内流动时受热沸腾。
五
项目三 物料换热
任务三 对流传热过程分析及其应用
流体有相变时的对流传热过程分析
2. 液体沸腾
( 2 ) 液体沸腾曲线
五
项目三 物料换热
任务三 对流传热过程分析及其应用
流体有相变时的对流传热过程分析
2. 液体沸腾
( 3 ) 影响沸腾传热的因素
①流体的物性。
②温度差。
③操作压强。
④加热表面的状况。
⑤加热面的布置情况。
五
项目三 物料换热
任务四 间壁换热过程分析及计算
热量衡算
1. 恒温传热的热量衡算
一
项目三 物料换热
任务四 间壁换热过程分析及计算
热量衡算
2. 变温传热时的热量衡算
一
项目三 物料换热
任务四 间壁换热过程分析及计算
平均温度差计算
1. 恒温传热时的平均温度差
二
项目三 物料换热
任务四 间壁换热过程分析及计算
平均温度差计算
2. 变温传热时的平均温度差
1）逆流和并流时的平均温度差
二
项目三 物料换热
任务四 间壁换热过程分析及计算
平均温度差计算
如图3-13所示。
二
项目三 物料换热
任务四 间壁换热过程分析及计算
平均温度差计算
( 2 ) 错流和折流时的平均温度差
二
项目三 物料换热
任务四 间壁换热过程分析及计算
平均温度差计算
图3-15对数平均温度差的校正系数
二
项目三 物料换热
任务四 间壁换热过程分析及计算
平均温度差计算
图3-15对数平均温度差的校正系数
二
项目三 物料换热
任务四 间壁换热过程分析及计算
平均温度差计算
图3-15对数平均温度差的校正系数
二
项目三 物料换热
任务四 间壁换热过程分析及计算
平均温度差计算
图3-15对数平均温度差的校正系数
二
项目三 物料换热
任务四 间壁换热过程分析及计算
平均温度差计算
图3-15对数平均温度差的校正系数
二
项目三 物料换热
任务四 间壁换热过程分析及计算
传热系数的获取
1. 传热系数的经验值
三
项目三 物料换热
任务四 间壁换热过程分析及计算
传热系数的获取
2. 现场测定传热系数
现场测定对于已有的换热器，可以测定有关数据，如设备的尺寸、流体的流量和进出
口温度等，然后求得传热速率Q、传热温度差△t和传热面积A，再由传热基本方程计算
K值。这样得到的K值可靠性较高，但是其使用范围受到限制，只有与所测情况相一致
的场合(包括设备的类型、尺寸、流体性质、流动状况等)才准确。但若使用情况与测定
情况相似，所测K值仍有一定参考价值。
三
项目三 物料换热
任务四 间壁换热过程分析及计算
传热系数的获取
3. 传热系数的计算
（1）平壁的传热系数计算
三
项目三 物料换热
任务四 间壁换热过程分析及计算
传热系数的获取
3. 传热系数的计算
（1）平壁的传热系数计算
三
项目三 物料换热
任务四 间壁换热过程分析及计算
传热系数的获取
3. 传热系数的计算
（2）圆筒壁的传热系数计算
三
项目三 物料换热
任务四 间壁换热过程分析及计算
污垢热阻
若换热器内外均存在污垢热阻，分别用R，和Rc)表示，则单层平壁传热系数计算式可
写为
四
项目三 物料换热
任务四 间壁换热过程分析及计算
强化传热的途径
尽可能增大传热平均温度差
尽可能增大总传热面积
尽可能增大传执票数 K
五
项目三 物料换热
任务五 换热设备的选择
间壁式换热器的分类
分类如下。
一
项目三 物料换热
任务五 换热设备的选择
间壁式换热器的分类
管式换热器
（1）蛇管式换热器
一
项目三 物料换热
任务五 换热设备的选择
间壁式换热器的分类
管式换热器
（2）套管式换热器
一
项目三 物料换热
任务五 换热设备的选择
间壁式换热器的分类
管式换热器
（3）热管式换热器
一
项目三 物料换热
任务五 换热设备的选择
间壁式换热器的分类
管式换热器
（4）翅片管式换热器
一
项目三 物料换热
任务五 换热设备的选择
间壁式换热器的分类
管式换热器
（5）列管式换热器
一
项目三 物料换热
任务五 换热设备的选择
间壁式换热器的分类
2. 板式换热器
（1）螺旋板式换热器
一
项目三 物料换热
任务五 换热设备的选择
间壁式换热器的分类
2. 板式换热器
（2）平板式换热器
一
项目三 物料换热
任务五 换热设备的选择
间壁式换热器的分类
2. 板式换热器
（3）板翅式换热器
一
项目三 物料换热
任务五 换热设备的选择
列管换热器的型号及选用
列管换热器的型号
列管换热器的型号由五部分组成:换热器代号、公称直径、管程数、公称压力、公称换
热面积。
二
项目三 物料换热
任务五 换热设备的选择
列管换热器的型号及选用
2. 列管换热器的选用
列管换热器选用首先从生产任务中获得冷、热流体的流量，进、出口温度，操作压力
和冷、热流体的物化特性，如腐蚀性、悬浮物含量等，然后根据选用原则确定相关物
理量，进行选型计算。
二
项目三 物料换热
任务六 列管换热器的操作与维护
列管换热器的基本操作
加热
（1）蒸汽加热
（2）热水加热
（3）烟道气加热
（4）导热油加热
冷却
（1）水和空气冷却
（2）冷冻盐水冷却
（3）要定期排放蒸汽侧的不凝性气体，特别是减压条件下不凝性气体的排放。
一
项目三 物料换热
任务六 列管换热器的操作与维护
列管换热器的正确使用及注意事项
列管换热器的正确使用
（1）载热体选择
二
项目三 物料换热
任务六 列管换热器的操作与维护
列管换热器的正确使用及注意事项
列管换热器的正确使用
（2）换热器内流体通道的选择
（3）流体流速的选择
二
项目三 物料换热
任务六 列管换热器的操作与维护
列管换热器的正确使用及注意事项
（4）流体两端温度的确定
通常情况下换热器中的冷、热流体温度由工艺条件所规定。如用冷水冷却热流体，冷
水的进口温度可根据当地的气温条件作出估计，而其出口温度则可根据经济核算来确
定:为了节省冷水量，可使出口温度提高一些，但是传热面积就需要增加;为了减小传热
面积，则需要增加冷水量。两者是相互矛盾的。
二
项目三 物料换热
任务六 列管换热器的操作与维护
列管换热器常见故障及处理方法
三
项目三 物料换热
任务六 列管换热器的操作与维护
列管换热器的正确使用及注意事项
2.换热器的清洗
换热器的清洗有化学清洗和机械清洗两种方法，对清洗方法的选定应根据换热器
的形式、污垢的类型等情况而定。
一般化学清洗适用于结构较复杂的情况，如列管换热器管间、U形管内的清洗，由
于清洗剂一般呈酸性，对设备多少会有一些腐蚀。
二
项目三 物料换热

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