2025/6/12熱負(fù)荷和傳熱速率1模塊二傳熱——熱負(fù)荷和傳熱速率2025/6/12熱負(fù)荷和傳熱速率2學(xué)習(xí)目標(biāo)：理解換熱器傳熱速率與熱負(fù)荷；掌握傳熱面積的計(jì)算方法；掌握熱負(fù)荷與傳熱速率的計(jì)算方法。2025/6/12熱負(fù)荷和傳熱速率3在間壁式換熱器中，熱流體通過(guò)管壁將熱量傳給冷流體。dtA2A1tWtTWT傳熱壁冷流體熱流體一、傳熱過(guò)程及換熱面積提問(wèn)：S是表面積還是橫截面積？2025/6/12熱負(fù)荷和傳熱速率4熱通量：?jiǎn)挝粋鳠崦娣e、單位時(shí)間內(nèi)傳遞的熱量，用q表示，單位W/m2。傳熱速率Q：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)通過(guò)傳熱面?zhèn)鬟f的熱量，單位是J/s或W。熱傳遞的快慢用傳熱速率Ｑ來(lái)表示。二、傳熱速率1.傳熱速率2025/6/12熱負(fù)荷和傳熱速率51.熱負(fù)荷定義為了達(dá)到一定的換熱目的，要求換熱器在單位時(shí)間內(nèi)傳遞的熱量稱為熱負(fù)荷。

熱損失可忽略時(shí)，Qh=Qc，熱負(fù)荷取Qh或Qc都可；

熱損失不可忽略時(shí)，Qh=Qc＋QL；哪種流體走管程，就取它的傳熱量作為換熱器的熱負(fù)荷。三、熱負(fù)荷2025/6/12熱負(fù)荷和傳熱速率62.熱量衡算對(duì)于間壁式換熱器，換熱器中熱流體放出的熱量等于冷流體吸收的熱量加上散到空氣中的熱量（熱損失）。即：不計(jì)熱損失Qh=QcQh=Qc+QL熱量衡算方程注意熱量衡算方程用于確定加熱劑或冷卻劑的用量。2025/6/12熱負(fù)荷和傳熱速率73.載熱體傳熱量（熱負(fù)荷）的計(jì)算

載熱體的傳熱量Qh或Qc可用顯熱法、潛熱法、焓值計(jì)算法求得。熱流體冷卻放出的熱量:

Qh＝WhCph(T1－T2)冷流體加熱需要得到的熱量:

Qc＝WcCpc(t2－t1)1）顯熱法——比熱容法顯熱：液體在相態(tài)不變的情況下，因溫度變化而放出或吸收的熱量。Cp取值2025/6/12熱負(fù)荷和傳熱速率8Ｑ 換熱器的熱負(fù)荷ＫＪ／sＷh、Ｗc

熱冷流體的質(zhì)量流量Ｋg／sＣph、Ｃpc

熱冷流體的平均比熱，kJ/kg·KＴ１、Ｔ２ 熱冷流體的開始，終了溫度，Kt1、t2 熱冷流體的開始，終了溫度，K不考慮熱損失時(shí)，Qh=Qc，即：Ｑ＝ＷhＣph（Ｔ１－Ｔ２）＝ＷcＣph（t２－t1）2025/6/12熱負(fù)荷和傳熱速率92）有相變時(shí)——潛熱法rc、rh：為冷熱流體的汽化潛熱單位kJ/kgQh＝Wh·rhQc＝Wc·rcWc、Wh：為冷熱流體的質(zhì)量流量單位kg/s潛熱：液體在溫度不變、相態(tài)發(fā)生變化的過(guò)程中吸收或放出的熱量。2025/6/12熱負(fù)荷和傳熱速率10Q＝Wh［rh＋Cph（Ts－T２）］＝WcCpc（t2－t1）式中:Ｃpc 冷凝液的比熱容，單位kJ/(kg.K);

Ｔs

冷凝液的飽和溫度K

t1、t2

冷流體的進(jìn)出口溫度K應(yīng)用：由工藝要求的傳熱任務(wù)求載熱體的消耗量。

若蒸汽冷凝后在低于飽和溫度下排出，則采用兩步法計(jì)算熱負(fù)荷。2025/6/12熱負(fù)荷和傳熱速率113）焓差法Ｑ 換熱器的熱負(fù)荷kJ/hＷh、Ｗc熱冷流體的質(zhì)量流量kg／hIh1、Ih2

熱流體的進(jìn)出口的焓kJ／kgIc2、Ic1

冷流體的進(jìn)出口的焓kJ／kg。Ｑ＝Ｗh（Ih1－Ih2）＝Ｗc（Ic２－Ic1）物質(zhì)吸收或發(fā)出的熱量等于其焓變。2025/6/12熱負(fù)荷和傳熱速率12換熱器的傳熱速率必須大于等于其熱負(fù)荷。注意類似于揚(yáng)程與外加壓頭？熱負(fù)荷傳熱速率是由生產(chǎn)工藝條件決定的是換熱器單位時(shí)間能夠傳遞的熱量是換熱器的生產(chǎn)任務(wù)是換熱器的工作能力與換熱器無(wú)關(guān)是換熱器的性能能力（傳熱速率）需要（傳負(fù)荷）四、熱負(fù)荷與傳熱速率2025/6/12熱負(fù)荷和傳熱速率13例1現(xiàn)將1000kg/h，比熱容為3.86kJ/(kg.k)的豆芽汁通過(guò)一換熱器，從60℃冷卻到32℃，已知冷卻水的初溫為25℃，終溫不超過(guò)30℃，若Q損可忽略，試求該換熱器的熱負(fù)荷及冷卻水的用量。解:求熱負(fù)荷Q因QL忽略，則Qh=Qc=wccpc（t2-t1)2025/6/12熱負(fù)荷和傳熱速率14查得：2025/6/12熱負(fù)荷和傳熱速率15例2某換熱器用120kN/m2的飽和水蒸氣加熱糖液，糖液走管內(nèi)，蒸汽在管外冷凝為飽和溫度下的液體，糖液流量為20000kg/h，從55℃被加熱至85℃，若設(shè)備的熱損失估計(jì)為Q冷的5%，求熱負(fù)荷及加熱蒸汽的耗用量。解：(1)熱負(fù)荷Q

依題意知，Q=Q管內(nèi)=QC,

根據(jù)糖液的平均溫度tm=(55+85)/2=70℃

查表得cPC=3.894kJ/(kg.K),則2025/6/12熱負(fù)荷和傳熱速率16(2)蒸汽耗量m熱由題意知:Qh=Qc+QL=Qc+0.05Qc=1.05Qc

飽和水蒸汽在換熱過(guò)程中僅發(fā)生相變化，即放出汽化潛熱。