1．套管式换热器 2．列管式换热器
五、稳定传热与不稳定传热
稳定传热：在传热系统中温度分布不随时间而改变的传热过程。 不稳定传热：传热系统中温度分布随时间变化的传热过程。
教学反思：
课 堂 教 学 方 案
课题名称、授课时数：第二节 传热计算（6学时） 授课类型（理论课、实验课、技法课、习题课等）：理论课 教学方法与手段（讲授、讨论、指导、多媒体等）：多媒体 教学目的要求：理解与掌握平壁的稳定热传导；
教学重点、难点：热负荷和载热体用量的计算;平均温度差
第二节 传热计算
一、传热速率方程
传热速率：单位时间内通过传热面的热量，单位为W。
两股流体单位时间所交换的热量与传热面积成正比，与温度差成正比，即
把上述比例式改写成等式，以表示比例常数，则得
Q K?传热速率方程 A?t式中K称为传热系数，其单位为： W/（m2·K）或 W/（m2·℃） Q?t传热推动力? A1传热总阻力 K二、热负荷和载热体用量的计算 1．热负荷的计算
热负荷：生产上的换热器内，冷、热两股流体间每单位时间所交换的热量是根据生产上换热任务的需要提出的，热流体的放热量或冷流体的吸热量。
热冷热量衡算式
（1）焓差法
Q?A?t????Q?Q?Q 25
Q?qm热?H1?H2?（2）显热法（无相变）
或 Q?qm冷?h2?h1?
Q?qm冷c冷?t2?t1?（3）潜热法（仅发生相变）
或 Q?qm热c热?T1?T2?
Q?qm热r热或 Q?qm冷r冷
r热、 r冷——热流体和冷流体的相变热（蒸发潜热），J/kg。
2．载热体消耗量 3．载热体的选用
原则：①载体温度必须满足工艺要求；②载热体的温度调节应方便；③载热体应具有化学稳定性，不分解；④载热体的毒性小，对设备腐蚀性小；⑤载热体不易燃、不易爆；⑥载热体价廉易得。 （1） 饱和水蒸汽
优点：冷凝时放出大量的热，加热均匀，不会有局部过热的现象，依据饱和温度与蒸汽压力的对应关系，通过调节压力能很方便、准确的控制加热温度。
缺点：加热温度不太高，因为水蒸气的饱和蒸汽压随温度升高而增大，对锅炉、管路和设备的耐压、密闭要求也大大提高，带来许多困难。所以，一般水蒸气加热的温度范围在120~180℃，绝对压在200 ~1000kPa。
（2）水 是广泛使用的冷却剂
①水与被冷却的流体之间一般应有5~35℃的温度差。
②冷却水的温度不能超过40~50℃，以避免溶解在水 中的各种盐类析出，在传热壁面上形成污垢。 ③水的流速不应小于0.5m/s，否则在传热面上易产生污垢。 三、平均温度差
用传热速率方程式计算换热器的传热速率时，因传热面各部位的传热温度差不同，必须算出平均传热温度差。
均
1．恒温传热时的平均温度差
恒温传热：参与传热的冷、热两种流体在换热器内的任一位置、任一时间，都保持其各自的温度不变。
均
2．变温传热时的平均温度差
变温传：参与传热的两种流体（或其中之一）有温度变化。 （1）单侧变温时的平均温度差 饱和水蒸汽加热某冷流体 高温流体加热恒定温度下沸腾的水
?t??t2?t均?1当 ?t1 时 12?t1?2均In ?tQ?KA?t?t?T?t?t（2）双侧变温时的平均温度差
?t22?t??t?2 26
①并流和逆流时的平均温度差
?t??t2?t112?t均?1?2 当 ?t时 ?t均2ln1 ?t2逆流优于并流，因而工业生产中换热器多采用逆流操作。
② 错流和折流时的平均温度差 四、传热系数的测定和经验值 1．现场实测
从现场测得换热器的传热面积A ，平均温度差 △t 均 及热负荷 Q 后，传热系数K QK?
A?t传热系数的计算公式可利用串联热阻叠加原则导出。对于间壁式换热器，两流体通过间壁的传热包括以下过程：
（1） 热流体在流动过程中把热量传给间壁的对流传热 （2）通过间壁的热传导；
（3） 热量由间壁另一侧传给冷流体的对流传热。
传热过程的总阻力应等于两个对流传热阻力与一个导热阻力之和。
1?R传热总阻力
K
?t??t?t?2??教学反思：
课 堂 教 学 方 案
课题名称、授课时数：第三节 热传导（2学时） 授课类型（理论课、实验课、技法课、习题课等）：理论课 教学方法与手段（讲授、讨论、指导、多媒体等）：多媒体
教学目的要求：通过平壁的稳定热传导；通过圆筒壁的稳定热传导 教学重点、难点：通过平壁的稳定热传导；通过圆筒壁的稳定热传导
第三节 热传导
一、导热基本方程和导热系数 1．热传导方程 AQ?t1?t2
?
A 热传导方程式/傅立叶定律 ? t ?Q ?t21?
2．热导率（导热系数）： W/（m·K）或 W/（m·℃)
???? 27
（1）固体的导热系数 （2）液体的导热系数 （3）气体的导热系数
纯金属的导热系数一般随温度的升高而降低，金属的纯度对导热系数影响很大，合金的导热系数一般比纯金属要低。
非金属建筑材料或绝热材料的导热系数与物质的组成、结构的致密程度及温度有关。通常值随密Q???A?t1?t2?
度的增加而增大，也随温度的升高而增大。
1、气体的导热系数很小，对导热不利，但有利于绝热和保温。 2、气体的导热系数随温度的升高而增大。
3、在相当大的压力范围内，压力对导热系数无明显影响。 二、通过平壁的稳定热传导 1．单层平壁的热传导
Q??A??t1?t2?
把上式改写成下面的形式 Q12导热过程的推动力 A?t?t?t??R
?导单层平壁的导热热阻
2．多层平壁的热传导
因是连续稳定传热，所以各层的传热速率也都相等。
Q??t?t3?t1??t2??t3A?1??t2???31 ?23???tR?导1?R导2?R导1?2?1?2?3????31?2?3多层平壁的传热速率由推动力总温度差与各层的热阻之和的比值求得
?tQ?t1?R导1?
AR导1?R导
?tQ?t2?AR导2?R导2?R导
?tQ?t3?R导3?R导
A3?R导三、通过圆筒壁的稳定热传导 1．单层圆筒壁的热传导
热流的方向是从筒内到桶外： ?t1?t2?与热流方向垂直的圆筒面积（传热面积） A?2?rL(r1～r2)
Q??A均
??t1?t2?Q28
A???t??t1?t2?1?t2?均????t?R导