§4 传热计算 传热计算主要有两种类型： ➢ 设计计算 根据生产要求的热负荷确定换热器的传热面积。 ➢ 校核计算 计算给定换热器的传热量、流体的温度或流量
§4 传热计算 传热计算主要有两种类型： ➢ 设计计算 根据生产要求的热负荷确定换热器的传热面积。 ➢ 校核计算 计算给定换热器的传热量、流体的温度或流量
对间壁式换热器作能量恒算，在忽略热损失的情况下有 上式即为换热器的热量恒算式。 式中 Q——换热器的热负荷，kJ/h或w W——流体的质量流量，kg/h H——单位质量流体的焓，kJ/kg 下标c、h分别表示冷流体和热流体，下标1和2表示换热器的进口和出口。 Q=Wh(Hh1-Hh2)=Wc(Hc2-Hc1) 一、能量恒算
对间壁式换热器作能量恒算，在忽略热损失的情况下有 上式即为换热器的热量恒算式。 式中 Q——换热器的热负荷，kJ/h或w W——流体的质量流量，kg/h H——单位质量流体的焓，kJ/kg 下标c、h分别表示冷流体和热流体，下标1和2表示换热器的进口和出口。 Q=Wh(Hh1-Hh2)=Wc(Hc2-Hc1) 一、能量恒算
若换热器中两流体无相变时，且认为流体的比热不随温 度而变，则有 式中 cp——流体的平均比热，kJ/（kg·℃ ） t——冷流体的温度，℃ T——热流体的温度，℃ Q=Wh cph(T1 -T2 )=Wc cpc(t2 -t1 )
若换热器中两流体无相变时，且认为流体的比热不随温 度而变，则有 式中 cp——流体的平均比热，kJ/（kg·℃ ） t——冷流体的温度，℃ T——热流体的温度，℃ Q=Wh cph(T1 -T2 )=Wc cpc(t2 -t1 )
若换热器中的热流体有相变，如饱和蒸汽冷凝时，则有 当冷凝液的温度低于饱和温度时，则有 式中 Wh——饱和蒸汽（热流体）的冷凝速率，kg/h r——饱和蒸汽的冷凝潜热，kJ/kg Q=Wh r=Wc cpc(t2 -t1 ) 注：上式应用条件是冷凝液在饱和温度下离开换热器。 Q=Wh [r+cph(T1 -T2 )]=Wccpc(t2 -t1 ) 式中 cph——冷凝液的比热，kJ/（kg·℃ ） Ts——冷凝液的饱和温度，℃
若换热器中的热流体有相变，如饱和蒸汽冷凝时，则有 当冷凝液的温度低于饱和温度时，则有 式中 Wh——饱和蒸汽（热流体）的冷凝速率，kg/h r——饱和蒸汽的冷凝潜热，kJ/kg Q=Wh r=Wc cpc(t2 -t1 ) 注：上式应用条件是冷凝液在饱和温度下离开换热器。 Q=Wh [r+cph(T1 -T2 )]=Wccpc(t2 -t1 ) 式中 cph——冷凝液的比热，kJ/（kg·℃ ） Ts——冷凝液的饱和温度，℃
通过换热器中任一微元面积dS的间壁两侧流体的传热速率 方程（仿对流传热速率方程）为 dQ=K(T-t)dS=KΔtdS 式中 K——总传热系数， w/（m2·℃ ） T——换热器的任一截面上热流体的平均温度，℃ t——换热器的任一截面上冷流体的平均温度，℃ 上式称为总传热速率方程。 二、总传热速率方程 1 总传热速率微分方程
通过换热器中任一微元面积dS的间壁两侧流体的传热速率 方程（仿对流传热速率方程）为 dQ=K(T-t)dS=KΔtdS 式中 K——总传热系数， w/（m2·℃ ） T——换热器的任一截面上热流体的平均温度，℃ t——换热器的任一截面上冷流体的平均温度，℃ 上式称为总传热速率方程。 二、总传热速率方程 1 总传热速率微分方程
总传热系数必须和所选择的传热面积相对应，选择的传 热面积不同，总传热系数的数值也不同。 dQ=Ki(T-t)dSi=Ko(T-t)dSo=Km(T-t)dSm 式中 Ki、Ko、Km——基于管内表面积、外表面积、外表面平均面积 的总传热系数，w/（m2·℃ ） Si、So、Sm——换热器内表面积、外表面积、外表面平均面积， m2 注：在工程大多以外表面积为基准
总传热系数必须和所选择的传热面积相对应，选择的传 热面积不同，总传热系数的数值也不同。 dQ=Ki(T-t)dSi=Ko(T-t)dSo=Km(T-t)dSm 式中 Ki、Ko、Km——基于管内表面积、外表面积、外表面平均面积 的总传热系数，w/（m2·℃ ） Si、So、Sm——换热器内表面积、外表面积、外表面平均面积， m2 注：在工程大多以外表面积为基准
i i dSm o dSo b dS T t dQ 1 1 + + − = 对于管式换热器，假定管内作为加热侧，管外为冷却侧， 则通过任一微元面积dS的传热由三步过程构成。 由热流体传给管壁 dQ=αi (T-Tw)dSi 由管壁传给冷流体 dQ=αo (tw-t)dSo 通过管壁的热传导 dQ=(λ/b)·(Tw-tw)dSm 由上三式可得 2 总传热系数 2.1 总传热系数的计算式
i i dSm o dSo b dS T t dQ 1 1 + + − = 对于管式换热器，假定管内作为加热侧，管外为冷却侧， 则通过任一微元面积dS的传热由三步过程构成。 由热流体传给管壁 dQ=αi (T-Tw)dSi 由管壁传给冷流体 dQ=αo (tw-t)dSo 通过管壁的热传导 dQ=(λ/b)·(Tw-tw)dSm 由上三式可得 2 总传热系数 2.1 总传热系数的计算式
由于dQ及（T-t）两者与选择的基准面积无关，则根据总 传热速率微分方程，有 o i o i i o d d dS dS k k = = o m o m m o d d dS dS k k = = m o o i i o o d bd d d T t dS dQ 1 + + − = 所以
由于dQ及（T-t）两者与选择的基准面积无关，则根据总 传热速率微分方程，有 o i o i i o d d dS dS k k = = o m o m m o d d dS dS k k = = m o o i i o o d bd d d T t dS dQ 1 + + − = 所以
m o o i i o o d bd d d K 1 1 + + = o o i m i i i d d d bd K + + = 1 1 o o m i i m m d b d d d K + + = 1 总传热系数（以外表面为基准）为 m o o i i o o d bd d d k 1 1 = + + 同理 总传热系数表示成热阻形式为
m o o i i o o d bd d d K 1 1 + + = o o i m i i i d d d bd K + + = 1 1 o o m i i m m d b d d d K + + = 1 总传热系数（以外表面为基准）为 m o o i i o o d bd d d k 1 1 = + + 同理 总传热系数表示成热阻形式为
o s o m o i o s i i i o o R d bd d d R d d k 1 1 = + + + + o s i s o o i R b R k 1 1 1 = + + + + 在计算总传热系数K时，污垢热阻一般不能忽视，若管壁 内、外侧表面上的热阻分别为Rsi及Rso时，则有 当传热面为平壁或薄管壁时，di、do、dm近似相等，则有 2.2 污垢热阻
o s o m o i o s i i i o o R d bd d d R d d k 1 1 = + + + + o s i s o o i R b R k 1 1 1 = + + + + 在计算总传热系数K时，污垢热阻一般不能忽视，若管壁 内、外侧表面上的热阻分别为Rsi及Rso时，则有 当传热面为平壁或薄管壁时，di、do、dm近似相等，则有 2.2 污垢热阻