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类型22 操作型计算.ppt

  • 上传人:hwpkd79526
  • 文档编号:9996993
  • 上传时间:2019-09-26
  • 格式:PPT
  • 页数:20
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    22 操作型计算.ppt
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    1、2019/9/26,传热计算操作型计算,1/20,一、操作型计算问题的引出,二、传热单元数(NTU)法,四、壁温的估算,三、- NTU法的数学描述小结,七、强化传热的途径,五、非定态传热,六、变系数的传热过程计算,第二十二讲 传热计算操作型计算,2019/9/26,传热计算操作型计算,2/20,对数平均推动力(LMTD)法的数学描述小结 热量衡算式 传热速率式 并流、逆流 折流、错流等复杂流 式中,热量衡算式和传热速率式共涉及9个独立变量,它们是Q、A、K、 ms1、ms2、t1、t2、T1、T2。上述9个独立变量由3个独立方程约束, 因此需给出其中的6个变量,才能计算出另外3个变量。中间组合

    2、 变量有P、R、NTU、 等可通过组合关联式联系, 属于非独立变量。,一、操作型计算问题的引出,2019/9/26,传热计算操作型计算,3/20,在设计型问题中,4个温度由工艺确定和人为选定,因此 、Q 及其它参数很容易算出。而对于常见的两类操作型问题:,(1)对指定的生产任务,校核现有换热器是否适用。通常是已知A、K、 ms1、ms2、t1、T1,校核 Q(或 T2 , 或 t2);,(2)考察某一操作条件改变时,传热量及冷、热流体出口温度的变 化情况;或为达到指定生产任务可采取的调节措施。如对给定的 换热器, ms1、ms2、t1不变,而T1增高,分析Q、 t2 、 T2的变化; 或ms1

    3、、 t1不变,而T1增高,为维持T2不变, ms2该作如何调节。对 类型(2),原则上进出口温度的变化会使流体的物性发生改变,但 一般而言,其变化幅度不大,其影响可忽略。,2019/9/26,传热计算操作型计算,4/20,二、传热单元数(NTU)法,以逆流操作为例,2019/9/26,传热计算操作型计算,5/20,2019/9/26,传热计算操作型计算,6/20,值得注意的是,据热力学原理,上面定义式中的应是 中较小的,否则会出现另一流体的温差必然大于 ,这在热力学上是不可能的。,2019/9/26,传热计算操作型计算,7/20,2019/9/26,传热计算操作型计算,8/20,2019/9/

    4、26,传热计算操作型计算,9/20,- NTU关系,(1)逆流,(2)并流,复杂流,三、- NTU法的数学描述小结,(有相变时),热量衡算,简单流,2019/9/26,传热计算操作型计算,10/20,四、壁温的估算,稳定传热有,若不考虑管壁热阻,若考虑管壁热阻,2019/9/26,传热计算操作型计算,11/20,总传热系数,传热温度差,变温差 传热时,2019/9/26,传热计算操作型计算,12/20,五、非定态传热过程的拟定态处理,对于间歇操作的夹套式换热器,考虑到物料的分批加热,夹套内通饱和蒸汽,釜内液体因充分混合,物料温度处处保持一致,因此任何时刻的热流密度q与加热位置无关。,在d时段内

    5、作微分热量衡算,在时段内的累积传热量,2019/9/26,传热计算操作型计算,13/20,解:(1)设在某一时刻 ,槽内液体的温度为t,经过时间 ,槽内液体的温度上升了 ,在微元时段 内作微分热量平衡,槽内盛有10吨某有机物,拟用图示装置加热,加热介质为120的 饱和水蒸气,在加热过程中,传热系数的平均值为320W/(m2 K)。 加热器的换热面积为12m2,泵的输送量为4000kg/h,有机物的比 热容2.1kJ/(kg K)。试求: (1)若将槽内有机物从20加热至80,需多长时间? (2)若泵的输送量增加至5000kg/h,传热系数 ,则将槽内有机物从20加热至80,需多长时间? (槽内

    6、液体因搅拌而温度均一,忽略热损失),2019/9/26,传热计算操作型计算,14/20,将式(2)化简得:,(3),由式(1)得:,(4),将式(3)和题给已知数据代入式(4)有,2019/9/26,传热计算操作型计算,15/20,(2)输送能力改变时,传热系数亦发生改变,由(1)知,2019/9/26,传热计算操作型计算,16/20,在定态传热计算中,一般均设流体的物性及传热系数K为某一平均数 值而在全换热器内保持定值。当加热或冷却黏度较高的流体或流体进、 出口温度变化范围较大时,温度变化对流体物性的影响比较显著,此时作为常数处理将导致明显误差。减少这一误差的简单处理方法是假定传热系数K与温

    7、差成线性关系(也就是与T或t成线性关系)。这样,对不计热损失的定态传热过程可导出如下的方程,六、变系数的传热过程计算,可以看出,由于假定传热系数K和温差t一样都是与流体温度成线性关系,故同样可用两端数值Kl和K2代表换热器内K值的连续变化,使问题大为简化。但是,假定传热系数与温差成线性关系的做法过于简单化,有时并不能很好地反映实际情况。对于定态变系数的传热过程,最妥善的方法是逐段计算,即将换热器分成许多微段,每一微段上的传热系数分别计算并视为常数。具体计算时,可将传热面分段,也可将流体进、出口温度的变化范围分段,微段的大小可视传热系数随流体温度的变化程度而定。逐段计算可借助计算机进行。,201

    8、9/9/26,传热计算操作型计算,17/20,(一)增大传热推动力传热温差 尽可能使两流体接近逆流操作,不要使温 差校正系数低于允许值(0.8)。当温差校正系数太低时,采用两个小换热器串联 代替一个大换热器是一种解决方法。,(二)增大单位体积传热面积通过采用翅片管,螺纹管,小直径管等都可达到目 的,即使单位体积换热器的传热面提高。另外像板式,板翅式等新型换热器也很 有效。,(三)增大传热系数 K 抓住主要矛盾;清除污垢;增强流体的湍动使层流底层 减薄或受到破坏。例如在管内插入金属带扭成的麻花铁、有意加工成粗糙表面、 在气相中喷入少量水雾等都是强化传热的有效方法。,七、强化传热的途径,2019/9/26,传热计算操作型计算,18/20,2019/9/26,传热计算操作型计算,19/20,2019/9/26,传热计算操作型计算,20/20,作业:5-17,5-25,5-26,5-27,5-28,

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