10.2 换热器的总传热系数

介质不同，传热系数各不相同我们公司的经验是：1、汽水换热：过热部分为800~1000W/m2.℃饱和部分是按照公式K=2093+786V(V是管流速）含污垢系数0.0003。

水水换热为：K=767(1+V1+V2)(V1是管流速，V2水壳程流速）含污垢系数0.0003实际运行还少有保守。

有余量约10%冷流体热流体总传热系数K，W/(m2.℃)水水 850～1700水气体 17～280水有机溶剂 280～850水轻油 340～910水重油60～280有机溶剂有机溶剂115～340水水蒸气冷凝1420～4250气体水蒸气冷凝30～300水低沸点烃类冷凝 455～1140水沸腾水蒸气冷凝2000～4250轻油沸腾水蒸气冷凝455～1020不同的流速、粘度和成垢物质会有不同的传热系数。

K值通常在800~2200W/m2·℃围。

列管换热器的传热系数不宜选太高，一般在800-1000 W/m2·℃。

螺旋板式换热器的总传热系数（水—水）通常在1000~2000W/m2·℃围。

板式换热器的总传热系数（水（汽）—水）通常在3000~5000W/m2·℃围。

1．流体流径的选择哪一种流体流经换热器的管程，哪一种流体流经壳程，下列各点可供选择时参考(以固定管板式换热器为例)(1) 不洁净和易结垢的流体宜走管，以便于清洗管子。

(2) 腐蚀性的流体宜走管，以免壳体和管子同时受腐蚀，而且管子也便于清洗和检修。

(3) 压强高的流体宜走管，以免壳体受压。

(4) 饱和蒸气宜走管间，以便于及时排除冷凝液，且蒸气较洁净，冷凝传热系数与流速关系不大。

(5) 被冷却的流体宜走管间，可利用外壳向外的散热作用，以增强冷却效果。

(6) 需要提高流速以增大其对流传热系数的流体宜走管，因管程流通面积常小于壳程，且可采用多管程以增大流速。

(7) 粘度大的液体或流量较小的流体，宜走管间，因流体在有折流挡板的壳程流动时，由于流速和流向的不断改变，在低Re(Re>100)下即可达到湍流，以提高对流传热系数。

总传热系数的公式总传热系数是热传递领域中的一个重要概念，它的公式对于理解和计算热交换过程至关重要。

咱们先来说说总传热系数到底是啥。

想象一下，在冬天，你坐在一个窗户旁边，感觉有冷风从窗户缝里钻进来，让你觉得冷飕飕的。

这时候，热量就从室内通过窗户传递到了室外。

而总传热系数呢，就像是衡量这个传递过程“快慢”的一个指标。

那总传热系数的公式到底是啥呢？它可以表示为 1 / U = 1 / h₁ + δ / λ + 1 / h₂。

这里的 U 就是总传热系数啦，h₁和 h₂分别代表热流体和冷流体与壁面之间的对流传热系数，δ 是壁面的厚度，λ 是壁面材料的热导率。

为了让您更明白这个公式，我给您讲个我自己的经历。

有一次，我去一个工厂参观，看到工人们正在调试一个大型的换热器。

那个换热器长得就像一个巨大的铁盒子，里面有各种管道和隔板。

我就好奇地问一个老师傅，这玩意儿是咋工作的。

老师傅特别耐心，跟我说：“你看啊，这边流进来热的液体，那边流进来冷的液体，它们在这盒子里交换热量。

而这个交换热量的效率，就得看总传热系数。

”他指着换热器的外壳说：“这外壳的厚度，还有这材料的导热性能，就影响着总传热系数。

就好比这外壳厚了，热量就不容易传过去，总传热系数就小了；要是这材料导热好，那系数就大。

”然后他又说：“还有这两边的流体，流动得快还是慢，也有讲究。

流得快，对流传热系数就大，总传热系数也跟着变。

”我当时听得似懂非懂，但回去好好琢磨了一下，结合这个公式，就豁然开朗了。

在实际应用中，这个公式用处可大了。

比如说，在设计暖气系统的时候，工程师们就得用这个公式来算一算，管道和散热器得做成啥样，才能让房间里快速暖和起来，还不浪费太多能源。

再比如，在化工生产中，要控制反应温度，就得通过调整换热器的参数，这时候就得靠总传热系数的公式来帮忙。

总之，总传热系数的公式虽然看起来有点复杂，但只要您结合实际的例子去理解，就会发现它其实是个很有用的工具，能帮助我们解决很多和热传递相关的问题。

常用换热系数的经验值在换热器的设计选型时, 一般先选用一个经验的传热系数, 然后再校验换热面积能否达到下面列表常用换热器的经验传热系数1.管壳式热交换器的经验传热系数流体传热系数内侧外侧W·m-2·℃-1气气10~35气清水20~70清水清水1000~2000 高粘度液体清水100~300 低粘度液体清水200~450 低粘度液体低粘度液体116~337 水水蒸汽冷凝1000~20002. 螺旋板式热交换器的经验传热系数流体传热系数W·m-2·℃-1清水清水1750~2210清水油140~350清水气35~70有机物有机物350~810 油油160~200水水蒸汽冷凝1980~39803. 板式热交换器的经验传热系数流体传热系数W·m-2·℃-1清水清水2900~4950冷水油400~580清水气25~58油油175~350水蒸汽油810~930在有关传热手册和专著中载有某些情况下K 的经验数值，可供设计参考。

注意应选用工艺条件接近、传热设备类似的较为成熟的经验K 值作为设计依据。

. k4 v1 g0 R( P流体种类总传热系数K W/(m2?K)4 ~% C! a6 W1 J水—气体 12~60% e" d6 X" O' B/ `) d R水—水 800~1800水—煤油 350左右/ D* V! e1 f" b" T水—有机溶剂 280~850气体—气体 12~35饱和水蒸气—水 1400~47003 Y! q1 W6 {8 r; G0 D4 W* a饱和水蒸气—气体 30~3008 p6 _. d# B# H' s4 `饱和水蒸气—油 60~350饱和水蒸气—沸腾油 290~870。

换热器的传热计算换热器的传热计算包括两类：一类是设计型计算，即根据工艺提出的条件，确定换热面积；另一类是校核型计算，即对换热面积的换热器，核算其传热量、流体的流量或温度。

这两种计算均以热量衡算和总传热速率方程为根底。

换热器热负荷Q 值一般由工艺包提供，也可以由所需工艺要求求得。

Q=W c p Δt ，假设流体有相变，Q=c p r 。

热负荷确定后，可由总传热速率方程〔Q=K S Δt 〕求得换热面积，最后根据"化工设备标准系列"确定换热器的选型。

其中总传热系数K=0011h Rs kd bd d d Rs d h d o m i i i i ++++ 〔1〕在实际计算中，总传热系数通常采用推荐值，这些推荐值是从实践中积累或通过实验测定获得的，可以从有关手册中查得。

在选用这些推荐值时，应注意以下几点：1. 设计中管程和壳程的流体应与所选的管程和壳程的流体相一致。

2. 设计中流体的性质〔粘度等〕和状态〔流速等〕应与所选的流体性质和状态相一致。

3. 设计中换热器的类型应与所选的换热器的类型相一致。

4. 总传热系数的推荐值一般围很大，设计时可根据实际情况选取中间的*一数值。

假设需降低设备费可选取较大的K 值；假设需降低操作费用可取较小的K 值。

5. 为保证较好的换热效果，设计中一般流体采用逆流换热，假设采用错流或折流换热时，可通过安德伍德〔Underwood〕和鲍曼〔Bowman〕图算法对Δt进展修正。

虽然这些推荐值给设计带来了很大便利，但是*些情况下，所选K值与实际值出入很大，为防止盲目烦琐的试差计算，可根据式〔1〕对K值估算。

式〔1〕可分为三局部，对流传热热阻、污垢热阻和管壁导热热阻，其中污垢热阻和管壁导热热阻可查相关手册求得。

由此，K值估算最关键的局部就是对流传热系数h的估算。

影响对流传热系数的因素主要有：1.流体的种类和相变化的情况液体、气体和蒸气的对流传热系数都不一样。

牛顿型和非牛顿型流体的也有区别，这里只讨论牛顿型对流传热系数。

介质不同，传热系数各不相同我们公司的经验是：1、汽水换热：过热部分为800~1000W/m2.℃饱和部分是按照公式K=2093+786V(V是管内流速）含污垢系数0.0003。

水水换热为：K=767(1+V1+V2)(V1是管内流速，V2水壳程流速）含污垢系数0.0003实际运行还少有保守。

有余量约10%冷流体热流体总传热系数K，W/(m2.℃)水水 850～1700水气体 17～280水有机溶剂 280～850水轻油 340～910水重油60～280有机溶剂有机溶剂115～340水水蒸气冷凝1420～4250气体水蒸气冷凝30～300水低沸点烃类冷凝 455～1140水沸腾水蒸气冷凝2000～4250轻油沸腾水蒸气冷凝455～1020不同的流速、粘度和成垢物质会有不同的传热系数。

K值通常在800~2200W/m2·℃范围内。

列管换热器的传热系数不宜选太高，一般在800-1000 W/m2·℃。

螺旋板式换热器的总传热系数（水—水）通常在1000~2000W/m2·℃范围内。

板式换热器的总传热系数（水（汽）—水）通常在3000~5000W/m2·℃范围内。

1．流体流径的选择哪一种流体流经换热器的管程，哪一种流体流经壳程，下列各点可供选择时参考(以固定管板式换热器为例)(1) 不洁净和易结垢的流体宜走管内，以便于清洗管子。

(2) 腐蚀性的流体宜走管内，以免壳体和管子同时受腐蚀，而且管子也便于清洗和检修。

(3) 压强高的流体宜走管内，以免壳体受压。

(4) 饱和蒸气宜走管间，以便于及时排除冷凝液，且蒸气较洁净，冷凝传热系数与流速关系不大。

(5) 被冷却的流体宜走管间，可利用外壳向外的散热作用，以增强冷却效果。

(6) 需要提高流速以增大其对流传热系数的流体宜走管内，因管程流通面积常小于壳程，且可采用多管程以增大流速。

(7) 粘度大的液体或流量较小的流体，宜走管间，因流体在有折流挡板的壳程流动时，由于流速和流向的不断改变，在低Re(Re>100)下即可达到湍流，以提高对流传热系数。

介质不同，传热系数各不相同我们公司的经验是：1、汽水换热：过热部分为800~1000W/m2.℃饱和部分是按照公式K=2093+786V(V是管内流速）含污垢系数0.0003。

水水换热为：K=767(1+V1+V2)(V1是管内流速，V2水壳程流速）含污垢系数0.0003实际运行还少有保守。

有余量约10%冷流体热流体总传热系数K，W/(m2.℃)水水 850～1700水气体 17～280水有机溶剂 280～850水轻油 340～910水重油60～280有机溶剂有机溶剂115～340水水蒸气冷凝1420～4250气体水蒸气冷凝30～300水低沸点烃类冷凝 455～1140水沸腾水蒸气冷凝2000～4250轻油沸腾水蒸气冷凝455～1020不同的流速、粘度和成垢物质会有不同的传热系数。

K值通常在800~2200W/m2·℃范围内。

列管换热器的传热系数不宜选太高，一般在800-1000 W/m2·℃。

螺旋板式换热器的总传热系数（水—水）通常在1000~2000W/m2·℃范围内。

板式换热器的总传热系数（水（汽）—水）通常在3000~5000W/m2·℃范围内。

1．流体流径的选择哪一种流体流经换热器的管程，哪一种流体流经壳程，下列各点可供选择时参考(以固定管板式换热器为例)(1) 不洁净和易结垢的流体宜走管内，以便于清洗管子。

(2) 腐蚀性的流体宜走管内，以免壳体和管子同时受腐蚀，而且管子也便于清洗和检修。

(3) 压强高的流体宜走管内，以免壳体受压。

(4) 饱和蒸气宜走管间，以便于及时排除冷凝液，且蒸气较洁净，冷凝传热系数与流速关系不大。

(5) 被冷却的流体宜走管间，可利用外壳向外的散热作用，以增强冷却效果。

(6) 需要提高流速以增大其对流传热系数的流体宜走管内，因管程流通面积常小于壳程，且可采用多管程以增大流速。

(7) 粘度大的液体或流量较小的流体，宜走管间，因流体在有折流挡板的壳程流动时，由于流速和流向的不断改变，在低Re(Re>100)下即可达到湍流，以提高对流传热系数。

介质不同，传热系数各不相同我们公司的经验是：1、汽水换热：过热部分为800~1000W/m2.℃饱和部分是按照公式K=2093+786V(V是管内流速）含污垢系数0.0003。

水水换热为： K=767(1+V1+V2)(V1 是管内流速， V2 水壳程流速）含污垢系数 0.0003实际运行还少有保守。

有余量约10%冷流体热流体总传热系数 K ， W/(m 2.℃)水水850～1700水气体17～280水有机溶剂280～850水轻油340～910水重油60～280有机溶剂有机溶剂115～340水水蒸气冷凝1420～4250气体水蒸气冷凝30～300水低沸点烃类冷凝455～1140水沸腾水蒸气冷凝2000～4250轻油沸腾水蒸气冷凝455～1020不同的流速、粘度和成垢物质会有不同的传热系数。

K 值通常在800~2200W/m2·℃范围内。

列管换热器的传热系数不宜选太高，一般在800-1000 W/m2·℃。

螺旋板式换热器的总传热系数（水—水）通常在 1000~2000W/m2·℃范围内。

板式换热器的总传热系数（水（汽）—水）通常在3000~5000W/m2·℃范围内。

1．流体流径的选择哪一种流体流经换热器的管程，哪一种流体流经壳程，下列各点可供选择时参考 (以固定管板式换热器为例 )(1)不洁净和易结垢的流体宜走管内，以便于清洗管子。

(2)腐蚀性的流体宜走管内，以免壳体和管子同时受腐蚀，而且管子也便于清洗和检修。

(3)压强高的流体宜走管内，以免壳体受压。

(4)饱和蒸气宜走管间，以便于及时排除冷凝液，且蒸气较洁净，冷凝传热系数与流速关系不大。

(5)被冷却的流体宜走管间，可利用外壳向外的散热作用，以增强冷却效果。

(6)需要提高流速以增大其对流传热系数的流体宜走管内，因管程流通面积常小于壳程，且可采用多管程以增大流速。

(7)粘度大的液体或流量较小的流体，宜走管间，因流体在有折流挡板的壳程流动时，由于流速和流向的不断改变，在低 Re(Re>100)下即可达到湍流，以提高对流传热系数。

常用换热器的传热系数选择
介质不同，传热系数各不相同，经验是：
1、汽水换热：过热部分为800~1000W/m2.℃
饱和部分是按照公式K=2093+786V(V是管内流速）含污垢系数
0.0003。

水水换热为：K=767(1+V1+V2)(V1是管内流速，V2水壳程流速）含污垢系数0.0003
实际运行还少有保守。

有余量约10%
冷流体热流体总传热系数K，W/(m2.℃)
水水 850～1700
水气体 17～280
水有机溶剂 280～850
水轻油 340～910
水重油60～280
有机溶剂有机溶剂115～340
水水蒸气冷凝1420～4250
气体水蒸气冷凝30～300
水低沸点烃类冷凝 455～1140
水沸腾水蒸气冷凝2000～4250
轻油沸腾水蒸气冷凝455～1020
不同的流速、粘度和成垢物质会有不同的传热系数。

K值通常在
800~2200W/m2·℃范围内。

列管换热器的传热系数不宜选太高，一般在800-1000 W/m2·℃。

螺旋板式换热器的总传热系数（水—水）通常在1000~2000W/m2·℃范围内。

板式换热器的总传热系数（水（汽）—水）通常在3000~5000W/m2·℃范围内。

介质不同，传热系数各不相同我们公司的经验是：1、汽水换热：过热部分为800~1000W/m2.℃饱和部分是按照公式K=2093+786V(V是管内流速）含污垢系数0.0003。

水水换热为：K=767(1+V1+V2)(V1是管内流速，V2水壳程流速）含污垢系数0.0003实际运行还少有保守。

有余量约10%冷流体热流体总传热系数K，W/(m2.℃)水水 850～1700水气体 17～280水有机溶剂 280～850水轻油 340～910水重油60～280有机溶剂有机溶剂115～340水水蒸气冷凝1420～4250气体水蒸气冷凝30～300水低沸点烃类冷凝 455～1140水沸腾水蒸气冷凝2000～4250轻油沸腾水蒸气冷凝455～1020不同的流速、粘度和成垢物质会有不同的传热系数。

K值通常在800~2200W/m2·℃范围内。

列管换热器的传热系数不宜选太高，一般在800-1000 W/m2·℃。

螺旋板式换热器的总传热系数（水—水）通常在1000~2000W/m2·℃范围内。

板式换热器的总传热系数（水（汽）—水）通常在3000~5000W/m2·℃范围内。

1．流体流径的选择哪一种流体流经换热器的管程，哪一种流体流经壳程，下列各点可供选择时参考(以固定管板式换热器为例)(1) 不洁净和易结垢的流体宜走管内，以便于清洗管子。

(2) 腐蚀性的流体宜走管内，以免壳体和管子同时受腐蚀，而且管子也便于清洗和检修。

(3) 压强高的流体宜走管内，以免壳体受压。

(4) 饱和蒸气宜走管间，以便于及时排除冷凝液，且蒸气较洁净，冷凝传热系数与流速关系不大。

(5) 被冷却的流体宜走管间，可利用外壳向外的散热作用，以增强冷却效果。

(6) 需要提高流速以增大其对流传热系数的流体宜走管内，因管程流通面积常小于壳程，且可采用多管程以增大流速。

(7) 粘度大的液体或流量较小的流体，宜走管间，因流体在有折流挡板的壳程流动时，由于流速和流向的不断改变，在低Re(Re>100)下即可达到湍流，以提高对流传热系数。

介质不同，传热系数各不相同我们公司的经验是：1、汽水换热：过热部分为800~1000W/m2.℃饱和部分是按照公式K=2093+786V(V是管内流速）含污垢系数0.0003。

水水换热为：K=767(1+V1+V2)(V1是管内流速，V2水壳程流速）含污垢系数0.0003实际运行还少有保守。

有余量约10%冷流体热流体总传热系数K，W/(m2.℃)水水 850～1700水气体 17～280水有机溶剂 280～850水轻油 340～910水重油60～280有机溶剂有机溶剂115～340水水蒸气冷凝1420～4250气体水蒸气冷凝30～300水低沸点烃类冷凝 455～1140水沸腾水蒸气冷凝2000～4250轻油沸腾水蒸气冷凝455～1020不同的流速、粘度和成垢物质会有不同的传热系数。

K值通常在800~2200W/m2·℃范围内。

列管换热器的传热系数不宜选太高，一般在800-1000 W/m2·℃。

螺旋板式换热器的总传热系数（水—水）通常在1000~2000W/m2·℃范围内。

板式换热器的总传热系数（水（汽）—水）通常在3000~5000W/m2·℃范围内。

1．流体流径的选择哪一种流体流经换热器的管程，哪一种流体流经壳程，下列各点可供选择时参考(以固定管板式换热器为例)(1) 不洁净和易结垢的流体宜走管内，以便于清洗管子。

(2) 腐蚀性的流体宜走管内，以免壳体和管子同时受腐蚀，而且管子也便于清洗和检修。

(3) 压强高的流体宜走管内，以免壳体受压。

(4) 饱和蒸气宜走管间，以便于及时排除冷凝液，且蒸气较洁净，冷凝传热系数与流速关系不大。

(5) 被冷却的流体宜走管间，可利用外壳向外的散热作用，以增强冷却效果。

(6) 需要提高流速以增大其对流传热系数的流体宜走管内，因管程流通面积常小于壳程，且可采用多管程以增大流速。

(7) 粘度大的液体或流量较小的流体，宜走管间，因流体在有折流挡板的壳程流动时，由于流速和流向的不断改变，在低Re(Re>100)下即可达到湍流，以提高对流传热系数。

换热器热流量的计算公式
一、热量计算
1、一般式
Q=W h（H h,1- H h,2）= W c（H c,2- H c,1）
式中：
Q为换热器的热负荷，kj/h或kw；
W为流体的质量流量，kg/h；
H为单位质量流体的焓，kj/kg；
下标c和h分别表示冷流体和热流体，下标1和2分别表示换热器的进口和出口。

2、无相变化
Q=W h c p,h(T1-T2)=W c c p,c(t2-t1)
式中：
c p为流体平均定压比热容，kj/(kg.℃)；
T为热流体的温度，℃；
T为冷流体的温度，℃。

二、面积计算
1、总传热系数K
管壳式换热器中的K值如下表：
注：
1w=1J/s=3.6kj/h=0.86kcal/h
1kcal=4.18kj
2、温差
（1）逆流
热流体温度T：T1→T2
冷流体温度t：t2←t1
温差△t：△t1→△t2
△t m=（△t2-△t1）/㏑（△t2/△t1）（2）并流
热流体温度T：T1→T2
冷流体温度t：t1→t2
温差△t：△t2→△t1
△t m=（△t2-△t1）/㏑（△t2/△t1）
3、面积计算
S=Q/(K.△t m)
三、管壳式换热器面积计算
S=3.14ndL
其中，S为传热面积m2、n为管束的管数、d为管径，m；L为管长，m。

四、注意事项
冷凝段：潜热（根据汽化热计算）
冷却段：显热（根据比热容计算）。

化⼯原理（Ⅰ）习题库讲解《化⼯原理》（Ⅰ）课程学习题库适⽤对象：化学⼯程与⼯艺本科学⽣武夷学院环境与建筑⼯程系2011年编制⼀、填空题1. ⽐较下列对流给热系数的⼤⼩：空⽓流速为6m/s 的α1，空⽓流速为25m/s 的α2，⽔流速为1.2m/s 的α3，⽔流速为2.5m/s 的α4，蒸汽膜状冷凝的α5，则⾃⼤到⼩的顺序为：5 > 4 > 3 > 2 > 12. 离⼼泵的安装⾼度超过允许安装⾼度时会发⽣汽蚀现象。

3. 压⼒表测得的读数是表压，在⼤⽓压强为101.3kPa 地区，某设备压⼒表的读数为25.7kPa ，则设备内的绝对压强为 127.0 kPa4. 在恒定的操作压差下，过滤某⼀⽔悬浮液。

10min 后获得滤液5m 3，若过滤介质阻⼒忽略不计，则40min 后获得滤液 10m 3 。

5.厚度不同的三种材料构成三层平壁，各层接触良好，已知厚度δ1＞δ2＞δ3，导热系数λ1﹤λ2﹤λ3，在稳定传热过程中，各层的热阻 R1>R2>R3 ，各层导热速率 Q1=Q2=Q3 。

6.在离⼼泵的运转过程中，叶轮是将原动机的能量传递给液体的部件，⽽泵壳则是将动能转变为静压能的部件。

7. 在间壁式换热器的设计计算中，⽤算术平均法求冷热两流体平均温度差的必要条件是Δt 1（⼤）/Δt 2（⼩） <2 。

8.某液体在φ25×2.5mm 的直管内作湍流流动，其对流传热系数为2000W/(m 2·℃)。

如果管径与物性都不变，流量加倍，其对流传热系数为 W/(m 2·℃)。

9.旋风分离器的临界粒径愈⼩，则其分离效果越好。

10.某⽯化⼚⽤φ108×4mm 的钢管以10.6 kg/s 的速度输送密度为900 kg/m 3的原油，已知原油µ=0.072 Pa.s ，则Re= 13250 ，管中流体的流动型态为湍流。

11.由多层等厚平壁构成的导热壁⾯中，所⽤材料的导热系数越⼤，则该壁⾯的热阻愈⼩，其两侧的温差愈⼩。

换热器的操作和总传热系数的测定一、实验目的1. 了解换热器的结构与工作原理。

2. 掌握换热器总传热系数的测定方法。

3. 了解换热器的操作方法与强化途径。

二、实验原理换热器在工业生产中是经常使用的设备。

热流体借助于传热壁面，将热量传递给冷流体，以满足生产工艺的要求。

影响换热器传热量的参数有传热面积、平均温度差和总传热系数三要素。

为了查阅文献外，换热器性能实测是重要的途径之一。

总传热系数是度量换热器性能的重要指标。

为了提高能量的利用率，提高换热器的总传热系数以强化传热过程，是生产实践中经常遇到的问题。

列管换热器是一种间壁式的传热装置，冷热液体间通过壁面完成传热过程。

由热流体对壁面的对流传热、间壁的固体传导和壁面对冷流体的对流传热三个传热子过程组成。

以冷流体侧传热面积为基准的总传热系数与三个子过程的关系为冷流体→壁面→热流体。

由此可知，通过分别考察冷热流体流量对传热系数的影响，可达到了解某个对流传热过程的性能。

若要了解对流给热过程的定量关系，可由非线性数据处理而得Hh C m C c A A A A K αλδα++=11这种研究方法是过程分解与综合实验研究方法的实例。

总传热系数K 借助于传热速率方程式和热量衡算方程式求取 热量衡算方程式()()出进出进t t C G Q T T C G Q Pc c Ph h h -=-=c损Q Q Q c h +=换热器保温良好0=损Q则Q Q Q c h ==由于实验过程中存在随机误差，换热器的传热量为()2/c h Q Q Q +=换热器的操作优劣以传热不平衡度η度量，即%100⨯-=θθθηh 总传热速率方程式m t KA Q ∆=()()进出出进进出出进t T t T t T t T t m ----=∆ln上面各式中：K 为总传热系数；α为流体的给热系数；A 为换热器的传热面积；G 为流体的质量流量；Q 为传热量；C p 为流体的恒压热容；T 为热流体温度；t 为冷流体温度；△t 为传热温度差；η为操作不平衡；λ为固体壁的导热系数；δ为固体壁的厚度。

第2章1．锅炉钢板壁厚m m 201=δ，其导热系数()K m W/5.461⋅=λ。

若粘附在锅炉内壁上的水垢层厚度为1m m 2=δ，其导热系数()K m 162W/.12⋅=λ。

已知锅炉钢板外表面温度为523K 1=t ，水垢内表面温度为473K 3=t ，求锅炉每平方米表面积的传热速率，并求钢板内表面的温度2t 。

（原题1）解：该题为圆筒壁的热传导问题，如果设锅炉的半径为r ，则02.01+=r r ，r r =2，001.03-=r r ，根据题意，可以得到321r r r ≈≈，所以21m m S S ≈ 由圆筒壁的导热速率方程：22211131111m m n i mii i n S b S b t t S b t t Q λλλ+-=-=∑=+ 其中，K 5231=t ，K 4733=t ，()K m W/5.461⋅=λ，()K m W/162.12⋅=λ，m 02.01=b ，m 001.02=b ，S S S m m =≈21。

所以22221131W/m 874.3W/m 162.1001.05.4602.0473523=+-=+-==λλb b t t S Q q 根据圆筒壁的导热速率方程：11121111m n i mi i i n S b t t S b t t Q λλ-=-=∑=+ 可以得到：)K (3.5065.46002.0874.3523-1112=⨯-==λqb t t 2．在一φ60×3.5mm 的钢管外包有两层绝热材料，里层为40mm 的氧化镁粉，平均导热系数()℃m 07W/.0⋅=λ；外层为20mm 的石棉层，平均导热系数()℃m 15W/.0⋅=λ。

现用热电偶测得管内壁温度为500℃，最外层表面温度为λ，试求每米管长的热损失及两层80℃。

已知钢管的平均导热系数()℃=45⋅W/m保温层界面的温度。

（原题2）解：根据圆筒壁的热传导传热速率计算公式：33322211141333222111411112m m m m m m n i mii i n r b r b r b t t πL S b S b S b t t S b t t Q λλλλλλλ++-=++-=-=∑=+ 式中：t 1=500℃，t 4=80℃，r 1=60/2-3.5=26.5(mm)，r 2=60/2=30(mm)，r 3=30+40=70(mm)，r 4=70+20=90(mm)，b 1=3.5mm ，b 2=40mm ，b 3=30mm ，λ1=45W/( m·℃)，λ2=0.07W/( m·℃)，λ3=0.15W/( m·℃)。

负压操作时转热系数要比经验值大一些，平常使用的列管式换热器的K值一般是不能用经验值带入计算的，要用具体的公式求得，一般：K=1/（1/α1+d/λ+1/α2）,其中：α1，α2分别为冷热流体侧的给热系数，这两个值是可以从手册上查出来的，当然也有这两个值的经验值，然后d表示管壁厚度，λ为管壁材料导热率，就是钢的导热率。

查一下《化工工艺设计手册》，K=~200.杨勇高2008(站内联系TA)根据我的经验，传热系数K=200左右，光管。

使用以后，有污垢以后，K=150左右，W/m2.K1 换热器总传热系数K0值的计算及其影响因素以管子外壁为基准的列管换热器的总传热系数K0值按如下公式计算Ko为总传热系W/(m2.℃)ai为管内侧的对流传热系数数W/(m2.℃)a0为管内侧的对流传热系数数W/(m2.℃)m2。

b为管壁厚度℃mdi为管内径mdo为管外径mdm为管中径mRsi为管内侧的污垢热阻m2.℃/WRso为管外侧的污垢热m2.℃/Wλ为管子导热系数W/(m2.℃)一般(管壁热阻)较小，Rso(蒸汽侧污垢热阻)也不大，这两项对Ko值的影响不明显，因此ai、ao、Rsi是决定Ko值的主要因素。

当ai、ao增大Rsi减小时Ko值增大，反之Ko值则减小。

对于波纹管式换热器，ai、ao较大，Rsi很小，可使波纹管换热器总传热系数Ko为光滑管换热器Ko的两倍多。

2 总传热系数Ko对换热器传热速率的影响换热器的传热速率可用如下公式计算Q=KoSo△tmQ为传热速WK0率为总传热系数（以管外壁为基准）W/(m2.℃)m2So为传热面积（以管外壁为基准) m2当△tm不变（冷热流体进出口温度不变）、So也不变时，Q与Ko成正比。

对于波纹管式换热器，在△tm、So相同的情况下，传热速率比光滑管换热器的传热速率大一倍多，即换热器的处理量增大一倍多。

介质不同，传热系数各不相同，经验是：1、汽水换热：过热部分为800~1000W/m2.℃饱和部分是按照公式K=2093+786V(V是管内流速）含污垢系数0.0003。