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1、正版可修改PPT课件（中职）化工单元操作3传热-3.3传热装置的开停车教学课件化工单元操作化工单元操作3 传热n3.13.1预备知识预备知识 n3.23.2认知传热装置的工艺流程认知传热装置的工艺流程 n3.33.3传热装置的开停车传热装置的开停车 n3.43.4换热器的切换换热器的切换23.3 3.3 传热装置的开停车传热装置的开停车3.3.1 间壁传热3.3.2 换热器操作343.3 3.3 3.3 3.3 传热装置的开停车传热装置的开停车传热装置的开停车传热装置的开停车冷、冷、热热流体在流体在间间壁式壁式换热换热器内被固体壁面隔开，分器内被固体壁面隔开，分别别在壁面在壁面两两侧侧流流动动
2、，热热量由量由热热流体通流体通过过壁面壁面传给传给冷流体的冷流体的过过程。程。Q冷冷流流体体热热流流体体管壁管壁T1 T2热传导热传导热对流热对流热对流热对流内侧内侧外侧外侧3.3.1 间壁传热间壁传热53.3 3.3 3.3 3.3 传热装置的开停车传热装置的开停车传热装置的开停车传热装置的开停车1.传热速率方程（传热基本方程）传热速率方程（传热基本方程）Q传热速率，W；K传热系数，W/(m2K)；A传热面积，m2；tm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（平均传传热面积、传热推动力（平均传热温差）、总传热系数热温差）、总传热系数成正比正比
3、。63.3 3.3 3.3 3.3 传热装置的开停车传热装置的开停车传热装置的开停车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。73.3 3.3 3.3 3.3 传热装置的开停车传热装置的开停车传热装置的开停车传热装置的开停车2.平均传热温度差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温度差（平平均传热推动力均传热推动力），用tm表示。tm=Tt恒温传热：恒温传热：当两流体在换热
4、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：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。83.3 3.3 3.3 3.3 传热装置的开停车传热装置的开停车传热装置的开停车传热装置的开停车 当t1/t22时，tm=(t1+t2)/2在冷、热流体的进、出口温度完全相同的情况下，逆流逆流传热的温差大，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。93.3 3.3 3.3 3.3 传热装置的开停车传热装置的开停车传热装置的开停车传热装置的开停车3.总传热系数总传热系数Q冷冷流流体体热热流流体体管壁管壁
5、T1 T2热传导热传导热对流热对流热对流热对流内侧内侧外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/(m2K)，反映了传热过程的强度。103.3 3.3 3.3 3.3 传热装置的开停车传热装置的开停车传热装置的开停车传热装置的开停车生活中传热现象讨论：生活中传热现象讨论：加快了传热速率加快了传热速率为什么暖气片要做出多层片状？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？为什么窑洞或老房子冬暖夏凉？减慢了传热速率减慢了传热速率113.3 3.3 3.3 3.3 传热装置的开停车传热装置的开停车传热装置的开停车传热装置的开停车保温瓶和保温杯可以保温保温瓶和保
6、温杯可以保温下列现象中传热是加快了还是减慢了？下列现象中传热是加快了还是减慢了？123.3 3.3 3.3 3.3 传热装置的开停车传热装置的开停车传热装置的开停车传热装置的开停车摩托车气缸做成许多片摩托车气缸做成许多片下列现象中传热是加快了还是减慢了？下列现象中传热是加快了还是减慢了？133.3 3.3 3.3 3.3 传热装置的开停车传热装置的开停车传热装置的开停车传热装置的开停车冰棍箱子上盖着棉被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？下列现象中传热是加快了还是减慢了？143.3 3.3 3.3 3.3 传热装置的开停车传热装置的开停车传热装置的开停车传热装置的开停车同样的冬
7、天，骑车比走路更感觉冷同样的冬天，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？下列现象中传热是加快了还是减慢了？153.3 3.3 3.3 3.3 传热装置的开停车传热装置的开停车传热装置的开停车传热装置的开停车冬天在板凳上加个棉垫更舒服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？下列现象中传热是加快了还是减慢了？163.3 3.3 3.3 3.3 传热装置的开停车传热装置的开停车传热装置的开停车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？下列现象中传热是加快了还是减慢了？173.3 3.
8、3 3.3 3.3 传热装置的开停车传热装置的开停车传热装置的开停车传热装置的开停车传传热热面面积积传传热热温温差差传传热热系系数数化工生产中的强化传热和削弱传热化工生产中的强化传热和削弱传热传热基本方程：传热基本方程：传传热热速速率率讨论：讨论：为了提高或降低传热速率，能采取什么措施？为了提高或降低传热速率，能采取什么措施？提高传热速率提高传热速率强化传热强化传热/增强传热增强传热降低传热速率降低传热速率削弱传热削弱传热183.3 3.3 3.3 3.3 传热装置的开停车传热装置的开停车传热装置的开停车传热装置的开停车1 1）增大传热面积）增大传热面积 高效内高效内-外翅片传热管外翅片传热管
9、 内翅片传热管内翅片传热管 外翅片传热管外翅片传热管 u 强化传热途径强化传热途径193.3 3.3 3.3 3.3 传热装置的开停车传热装置的开停车传热装置的开停车传热装置的开停车螺旋折流板换热器螺旋折流板换热器 1.强化传热的基本途径强化传热的基本途径1 1）增大传热面积）增大传热面积 203.3 3.3 3.3 3.3 传热装置的开停车传热装置的开停车传热装置的开停车传热装置的开停车2 2）提高传热推动力（传热温差）提高传热推动力（传热温差 ）物料温度（工艺条件决定）物料温度（工艺条件决定）加热剂或冷却剂（不同选择）加热剂或冷却剂（不同选择）流动形式（逆流流动形式（逆流/并流）并流）1.
10、强化传热的基本途径强化传热的基本途径213.3 3.3 3.3 3.3 传热装置的开停车传热装置的开停车传热装置的开停车传热装置的开停车3 3）提高传热系数）提高传热系数降低总热阻降低总热阻管管内内侧侧对对流流热热阻阻管管内内污污垢垢热热阻阻壁壁面面导导热热热热阻阻管管外外污污垢垢热热阻阻管管外外侧侧对对流流热热阻阻+总热阻总热阻=1.强化传热的基本途径强化传热的基本途径Q管壁管壁热传导热传导热对流热对流热对流热对流内侧内侧外侧外侧223.3 3.3 3.3 3.3 传热装置的开停车传热装置的开停车传热装置的开停车传热装置的开停车u管壁控制管壁控制管管内内侧侧对对流流热热阻阻管管内内污污垢垢热
11、热阻阻壁壁面面导导热热热热阻阻管管外外污污垢垢热热阻阻管管外外侧侧对对流流热热阻阻+总热阻总热阻=采用热导率较大的材料采用热导率较大的材料233.3 3.3 3.3 3.3 传热装置的开停车传热装置的开停车传热装置的开停车传热装置的开停车管管内内侧侧对对流流热热阻阻管管内内污污垢垢热热阻阻壁壁面面导导热热热热阻阻管管外外污污垢垢热热阻阻管管外外侧侧对对流流热热阻阻+总热阻总热阻=对于金属管壁，刚投入使用时：对于金属管壁，刚投入使用时：u对流控制对流控制关键是提高两侧的关键是提高两侧的对流对流传热系数传热系数传热系数传热系数。壁内侧对流热阻壁内侧对流热阻壁外侧对流热阻壁外侧对流热阻+总热阻总热阻
12、=较小较小243.3 3.3 3.3 3.3 传热装置的开停车传热装置的开停车传热装置的开停车传热装置的开停车具体措施：具体措施：u污垢控制污垢控制关键是减少污垢的形成，并及时清除污垢。关键是减少污垢的形成，并及时清除污垢。1 1）提高流体的流速和扰动，减弱垢层沉积；）提高流体的流速和扰动，减弱垢层沉积；2 2）加强水质处理，尽量采用）加强水质处理，尽量采用软化水软化水；3 3）加入）加入阻垢剂阻垢剂，防止和减缓垢层形成；，防止和减缓垢层形成；4 4）定期清除污垢（机械或化学方法）。）定期清除污垢（机械或化学方法）。253.3 3.3 3.3 3.3 传热装置的开停车传热装置的开停车传热装置的
13、开停车传热装置的开停车1 1）目的：）目的：2 2）条件：）条件：3 3）保温结构：）保温结构：保温层（绝热层）和保护层保温层（绝热层）和保护层表面温度在温度表面温度在温度5050以上的设备或管道以及制冷系统以上的设备或管道以及制冷系统的设备和管道。的设备和管道。设法降低用热设备与环境之间的传热速率。设法降低用热设备与环境之间的传热速率。2.2.削弱传热途径削弱传热途径263.3 3.3 3.3 3.3 传热装置的开停车传热装置的开停车传热装置的开停车传热装置的开停车4 4）保温材料的选择）保温材料的选择 橡塑绝热材料橡塑绝热材料 热保温材料热保温材料温度温度373K373K373K时，选用无
14、机保温材料，时，选用无机保温材料，如石棉制品、玻璃纤维制品如石棉制品、玻璃纤维制品工业使用的玻璃棉工业使用的玻璃棉 冷保温材料冷保温材料主要使用塑料，特别是泡沫塑料。主要使用塑料，特别是泡沫塑料。泡沫塑料泡沫塑料273.3 3.3 3.3 3.3 传热装置的开停车传热装置的开停车传热装置的开停车传热装置的开停车5 5）保温层（绝热层）的施工方法）保温层（绝热层）的施工方法捆扎法捆扎法填充法填充法涂抹法涂抹法浇灌法浇灌法预制法预制法283.3 3.3 3.3 3.3 传热装置的开停车传热装置的开停车传热装置的开停车传热装置的开停车4.热量衡算热量衡算（2）热负荷）热负荷（1）传热速率）传热速率（
15、3）热负荷与传热速率的关系热负荷与传热速率的关系热负荷是生产上要求换热器单位时间传递的热量，是换热器的生产任务生产任务。传热速率是换热器单位时间能够传递的热量，是换热器的生产能力，主要由换热器自身的性能自身的性能决定。为保证换热器完成传热任务，应使换热器的传热速率大于至少等换热器的传热速率大于至少等于其热负荷于其热负荷。293.3 3.3 3.3 3.3 传热装置的开停车传热装置的开停车传热装置的开停车传热装置的开停车1.潜热的计算（有相变无温变）流体温度不变而相态发生变化时吸收或放出的热量。Qh=qmh rph Qc=qmc rpc qmh、qmc -热、冷流体的质量流量，kg/h；rph、
16、rpc-热、冷流体的汽化潜热，kJ/kg。u潜热与显热潜热与显热2.显热的计算（有温变无相变）流体在相态不变而温度变化时吸收或放出的热量。Qh=qmh cph(T1-T2)Qc=qmc cpc(t2 t1)cph、cpc -热、冷流体的定压比热容，kJ/(kg.K)；T1、T2 -热流体的进、出口温度，K；t1、t2 -冷流体的进、出口温度，K。303.3 3.3 3.3 3.3 传热装置的开停车传热装置的开停车传热装置的开停车传热装置的开停车Qh热流体放出的热量，kJ/h或kW；Qc冷流体吸收的热量，kJ/h或kW；QL热损，kJ/h或kW。假如换热器绝热良好，热损可以忽略不计，则换热器的传
17、热速率Q为：u热量衡算热量衡算313.3 3.3 3.3 3.3 传热装置的开停车传热装置的开停车传热装置的开停车传热装置的开停车3.3.2 换热器操作换热器操作1.物料投入顺序物料投入顺序 先预热后加热 投用：先通入接近环境温度的空气，再缓慢通入蒸汽 以蒸汽加热空气为例：停用：先停蒸汽，待空气降温至接近环境温度时，再停空气323.3 3.3 3.3 3.3 传热装置的开停车传热装置的开停车传热装置的开停车传热装置的开停车2.物料流程选择物料流程选择 宜走管程的流体：l不清洁或易结垢的流体,宜走容易清洗的管程l腐蚀性流体宜走管程l压力高的流体宜走管程l对流传热系数明显小的流体宜走管程l毒流体宜
18、走管程.宜走壳程的流体：l饱和蒸汽宜走壳程l被冷却的流体宜走壳程l粘度大流体或流量小的流体宜走壳程.333.3 3.3 3.3 3.3 传热装置的开停车传热装置的开停车传热装置的开停车传热装置的开停车并流并流 参与换热的两种流体沿传热面平行而同向平行而同向的流动。逆流逆流 参与换热的两种流体沿传热面平行而反向平行而反向的流体。折流折流 一流体只沿一个方向流动，另一流体反复来回折流；或者两流体都反复折回。（既存在并流，又存在逆流既存在并流，又存在逆流）错流错流 两种流体的流向垂直交叉垂直交叉。3.物料流动方向物料流动方向343.3 3.3 3.3 3.3 传热装置的开停车传热装置的开停车传热装置的开停车传热装置的开停车并并 流流【特点特点】平行而同向平行而同向353.3 3.3 3.3 3.3 传热装置的开停车传热装置的开停车传热装置的开停车传热装置的开停车逆逆 流流【特点特点】方向相反且平行方向相反且平行363.3 3.3 3.3 3.3 传热装置的开停车传热装置的开停车传热装置的开停车传热装置的开停车折流折流【特点特点】既存在并流既存在并流又存在逆流又存在逆流373.3 3.3 3.3 3.3 传热装置的开停车传热装置的开停车传热装置的开停车传热装置的开停车错流错流【特点特点】两种流体的流向两种流体的流向垂直交叉垂直交叉。