平均温度差的计算.ppt

化工基础,主讲人：僮祥英,第三章热量传递,3.5 平均温度差的计算,3.5.1 恒温差传热,3.5.2 变温差传热,3.5.1 恒温差传热,恒温差传热：两侧流体均发生相变，且温度不变，则冷热流体温差处处相等，不随换热器位置而变的情况。如间壁的一侧液体保持恒定的沸腾温度t下蒸发；而间壁的另一侧，饱和蒸汽在温度T下冷凝过程，此时传热面两侧的温度差保持均一不变，称为恒温差传热。如右图所示,返回,3.5.2 变温差传热,变温差传热是指传热温度随换热器位置而变的情况。当间壁传热过程中一侧或两侧的流体。沿着传热壁面在不同位置点温度不同，因此传热温度差也必随换热器位置而变化，该过程可分为单侧变温和双侧变温两种情况。,一单侧变温如右图所示：如用蒸汽加热一冷流体，蒸汽冷凝放出潜热，冷凝温度T不变，而冷流体的温度从t1上升到t2。或者热流体温度从T1下降T2，放出显热去加热另一较低温度t下沸腾的液体，后者温度始终保持在沸点t。,无相变热流体使液体沸腾,蒸汽冷凝加热无相变流体,二双侧变温此时平均温度差tm与换热器内冷热流体流动方向有关，下面先来介绍工业上常见的几种流动型式。,逆流 并流 错流 折流,1、逆流和并流并流：参与换热的两种流体沿传热面平行而同向的流动。逆流：参与换热的两种流体沿传热面平行而反向的流体。沿传热面的局部温度差（T-t）是变化的，所以在计算传热速率时必须用积分的方法求出整个传热面上的平均温度差tm。,逆流和并流传热示意图如图所示,下面以逆流操作（两侧流体无相变）为例，推导tm的计算式。,现取换热器中一微元dA，在dA段内传热量为d。,如上图所示，热流体的质量流量，比热容，进出口温度为T1、T2；冷流体的质量流量，比热容，进出口温度为t1、t2。,假设为稳定传热过程：1）稳定操作，为定值；2）、及K沿传热面为定值；3）换热器无损失。,冷流体吸收热量：,热流体放出热量：,即有：,令,因K,m为常数，代入边界条件，积分,（1）,又对整个换热器,代入m,代入（1）式,讨论：1）上式虽然是从逆流推导来的，但也适用于并流。,2）习惯上将较大温差记为t1，较小温差记为t2；,4）当t1t2，,Example：,结论：当两流体的进出温度已经确定时，采用逆流时的tm 比并流的大，故单位时间传递相同的时，逆流所需的A比并流的小；另外，逆流还可节省冷却剂或加热剂（但此时采用逆流代替并流，其tm 未必仍比并流时的大。,返回,Example：,2.错流和折流,错流和折流的平均温度差可按逆流算，但须乘上一校正因子，算法详见教材。,