換熱

換熱

換熱是指冷熱兩流體間所進行的熱量傳遞,是一種屬於傳熱過程的單元操作。換熱的目的主要有:①物料的加熱、冷卻、汽化或冷凝,以達到或保持生產工藝所要求的溫度或相態;②熱量的綜合利用,用待冷卻的熱流體向待加熱的冷流體供熱,以提高熱量利用率。換熱操作廣泛套用於各工程領域,與化學工業的關係尤為密切。

正文

指冷熱兩流體間所進行的熱量傳遞,是一種屬於傳熱過程單元操作。換熱的目的主要有:①物料的加熱、冷卻、汽化或冷凝,以達到或保持生產工藝所要求的溫度或相態;②熱量的綜合利用,用待冷卻的熱流體向待 加熱的冷流體供熱,以提高熱量利用率。換熱操作廣泛套用於各工程領域,與化學工業的關係尤為密切。在化工生產中,換熱在兩種流體物料間進行,或在流體物料與載熱體間進行。載熱體是一類專門用來接受或提供熱量的流體,最常用的載熱體有蒸汽、水和空氣。冷熱兩流體間的換熱通常在換熱器中進行。按冷熱流體的接觸傳熱方式,換熱器分為間壁式、接觸式和蓄熱式,尤以間壁式換熱器的套用最廣。
換熱計算的重點是間壁式換熱器的計算。或已知待冷卻的熱流體質量流量為換熱,溫度為T1,要求冷卻後溫度為T2,則所需換熱面積的計算步驟為:①計算熱流量:

  換熱

式中換熱為熱流體的比熱容;②選擇冷卻劑及其進出口溫度t2和t1,由熱量衡算計算出冷卻劑的質量流量:

換熱

式中換熱為冷卻劑的比熱容;③選定冷熱流體的流動條件,計算或測定傳熱分係數及傳熱係數K;④由冷熱兩流體的進出口溫度及選定的兩流體的流動方式,計算平均溫度差 Δtm;⑥根據傳熱基本方程式(見傳熱過程)算出傳熱面積:

A=Q/(KΔtm)

進行上述計算時,須作出若干選擇,而不同的選擇會得出不同的結果。設計者須對多種方案進行比較,從中選出一個經濟上合理、技術上可行的方案。此外,若換熱器對流體的流動阻力有限制,可從流速選擇和換熱器結構等方面予以調整。
還可用傳熱單元數法進行換熱計算。這種方法用於原有換熱器的傳熱性能核算更為方便。

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