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传热学三大基本公式Nu = 2+0.6(Re^1/2)(Pr^1/3) 。
F=Q/kK*△tm F 是换热器的有效换热面积。
Q 是总的换热量。
k 是污垢系数一般取0.8-0.9K。
是传热系数。
△tm 是对数平均温差。
传热学三种传热方式可以分开学。
传热学相较于理论力学，工程热力学，流体力学而言还是比较简单的，一般大学生掌握了高等数学完全可以自学的。
学习传热学必须有耐心，了解几种换热方式和常见的几个常数公式（努谢尔特数、格拉晓夫数、伯努利常数，傅里叶常数，而且常常推导下几个常用常数公式间的关系，你会惊奇地发现他们其实不少是远亲的），其实解决传热学问题绝大多数都是在和导热系数较劲，有时候是直接涉及。
扩展资料：在热对流方面，英国科学家牛顿于1701年在估算烧红铁棒的温度时，提出了被后人称为牛顿冷却定律的数学表达式，不过它并没有揭示出对流换热的机理。
传热学作为学科形成于19世纪。
1804年，法国物理学家毕奥在热传导方面得出的平壁导热实验结果是导热定律的最早表述。
稍后，法国的傅里叶运用数理方法，更准确地把它表述为后来称为傅里叶定律的微分形式。
1860年，基尔霍夫通过人造空腔模拟绝对黑体，论证了在相同温度下以黑体的辐射率(黑度)为最大，并指出物体的辐射率与同温度下该物体的吸收率相等，被后人称为基尔霍夫定律。
传热的三种方式：热的传递是由于物体内部或物体之间的温度差引起的。
若无外功输入，根据热力学第二定律，热量总是自动地从温度高的地方传递至温度较低的地方。
热能的传递有三种基本方式：热传导、热对流、热辐射，下面分别介绍这三种传热方式（一）热传导物体各部分之间不发生相对位移时，依靠分子，原子及自由电子等微观粒子的热运动而产生的热能传递成为热传导。
热传导的基本计算公式是傅立叶定律：在单位时间内热传导方式传递的热量与垂直于热流的截面积成正比，与温度梯度成正比，负号表示导热方向与温度梯度方向相反。
其中Q表示热流率，单位为W; dT/dx为温度梯度，单位为°C/m ;A为导热面积，单位为m2；λ为材料的导热系数，又称热导率，单位为W/(m°C) ，也可以为W/(mK) 。
化工原理传热计算传热计算是化工原理中的重要内容之一，它主要用于分析和预测化工过程中的传热效果，以确定传热设备的尺寸和操作参数。
传热计算涉及热传导、对流传热和辐射传热三种传热方式，而传热计算的基本原理是热传递方程。
下面将详细介绍传热计算的基本原理和方法。
传热计算的基本原理是热传递方程，热传递方程是通过数学表达式来描述和计算物体之间的热量传递过程。
常用的热传递方程有热传导方程、对流传热方程和辐射传热方程。
热传导方程是描述物质内部传热过程的方程，其基本形式为Fourier 定律：Q/t=-λA(∆T/∆x)其中，Q/t表示单位时间内传递的热量，λ表示物质的热导率，A表示传热面积，∆T/∆x表示温度梯度。
对流传热方程是描述物体表面传热过程的方程，其基本形式为牛顿冷却定律：Q/t=hA(∆T)其中，h表示传热系数，A表示传热面积，∆T表示温度差。
辐射传热方程是描述物体间通过辐射传热的方程，其基本形式为斯特藩-波尔兹曼定律：Q/t=εσA(T1^4-T2^4)其中，ε表示发射率，σ表示斯特藩-波尔兹曼常数，A表示传热面积，T1和T2表示物体的温度。
根据传热的具体情况和传热方式，可以选择适用的热传递方程来进行传热计算。
传热计算的方法主要有传热计算公式和传热计算软件两种。
传热计算公式是根据传热方程进行推导和计算得到的。
例如，通过对热传导方程进行变形和积分，可以得到传热器的传热速率和传热面积之间的关系，从而确定传热器的尺寸。
传热计算软件是通过计算机模拟和数值计算来进行传热计算的工具。
目前市场上有很多专业的传热计算软件，例如ASPEN、HEXTRAN和HTRI等。
这些软件可以根据传热方程和物性数据，通过建立模型和求解方程组，进行传热过程的预测和分析。
传热计算软件的优点是计算速度快、结果准确，并且可以进行复杂的传热计算，但需要一定的计算机技术和软件操作技能。
在进行传热计算时，需要明确传热参数和计算目标，并确定适用的传热方程和计算方法。
第三节传热基本方程及传热计算
可知，要强化传热过程主要应着眼于增加推动力和减少热阻， 也就是设法增大 t m 或者
增大传热面积A 和传热系数K 。
在生产上，无论是选用或设计一个新的换热器还是对已有的换热器进行查定，都是建 立在上述基本方程的基础上的， 传热计算则主要解决基本方程中的 Q
，A,K,
tm
及有关量的
计算。
传热基本方程是传热章中最主要的方程式。
、传热速率Q 的计算
冷、热流体进行热交换时，当热损失忽略，则根据能量守恒原理，热流体放出热 量Qh ，必等于冷流体所吸收的热量
Qc
，即Qn Qc ，称之热量衡算式。
i.i. 无相变化时热负荷的计算 (1) ( 1)比热法
Q m h c ph T 1 T 2
m c C pc t 2
11
式中
Q
――热负荷或传热速率，
J .S 1或W ；
mh
，
mc
――热、冷流体的质量流量，
kg.s -1;
Cpc,Cph
――冷、热流体的定压比热，取进出口流体温度的算术平均值下的比热， k J . (kg.k ) -1;
T 1
，T
2——热流体进、出口温度，K(°
C ); t 1
，t
2 —冷流体的进出口温度，K(°
C )。
(2) 热焓法
Q m(l 1 I 2)
(4 — 13)
式中
丨
1
――物料始态的焓，k J .kg -1；
I 2
――物料终态的焓，k J .kg -1。
2 •有相变化时热负荷计算
Q Gr
(4—14)
式中 G ――发生相变化流体的质量流量， kg.s -1;
r ---- 液体汽化(或蒸汽冷凝)潜热， k J .kg -1。
注意：在热负荷计算时，必须分清有相变化还是无相变化， 然后根据不同算式进行计算。
对蒸汽的冷凝、冷却过程的热负荷，要予以分别计算而后相加。
当要考虑热损失时，则有：
从传热基本方程
或
Q kA t m
t
Q
m
1
kA
传热推动力
传热热阻
(4-11)
(4-lla)
(4-12)
通常在保温良好的换热器中可取
Q 损
(2
~5
%)
Qh
三、平均温度差臨的计算
在间壁式换热器中， -的计算可分为以下几种类型:
1.1. 两侧均为恒温下的传热
两侧流体分别为蒸汽冷凝和液体沸腾时，温度不变，则： t m =T - t =常数
2.2.
—侧恒温一侧变温下的传热
可推得计算式为：
式中 J 为进出口处传热温度差的对数平均值， 温差大的一端为 人，温差小的一端为 t 2 ,
从而使上式中分子分母均为正值。
t
t i
t 2
当tl / t2 2时，则：
" 2 ，即可用算术平均值。
3.3 .两侧均为变温下的稳定传热 其计算式与式(4 -15 )完全一致。
流体是复杂错流和折流时，其
t m 的计算较为复杂，一般用下式计算: t m 系
t m
逆 t
式中 -逆――为按逆流操作情况下的平均温度差
，
t
——为校正系数，为 P , R 两因数的函数，即： t =f ( p, R ),对于各种换热 情况下的 t
值，可在有关手册中查到。
垢的计算要注意：
(1) (1) 计算通常用式(4-15)所示的对数平均温度差，
当t i / t 2 2时,
可用算术平均值代替。
(2) ( 2)为避免不同操作条件下的计算错误，最好用图示出流动方向并注明温度：
(3)
当冷、热流体操作温度一定时，
tm 逆
总大于tm 并。
当
要求传热速率一定时，逆
流所需的设备投资费用及操作费用均少于并流，故工业生产的换热设备一般采用逆流操作。
t m
T t 1 T t 2
t 1 t 2
lnT
t 2
In 」
t 2
(4-15)
4.4.复杂流动时
t m 的计算
(4-16)
T1
逆流 亠
T 2
^2
四、总传热系数K 的确定
总传热系数K 值有三个来源：一是选取经验值 ；二是实验测定值；三是计算。
1.
1. 换热器中总传热系数数值的大致范围
换热器中总传热系数 K 值，可参看天津大学编《化工原理》上册， P239表4-2及谭天恩 等三人编《化工原理》上册 P232表5-3。
K 值变化范围很大，选取 K 值时应注意换热器型 式及冷热介质均符合要求。
2 . 2 •现场测定总传热系数
根据传热速率方程式 Q " t m ，当传热量Q 、传热面积A 及平均温度差 t m 为已知
时，则可测出某换热设备在该工艺条件下的
K 值。
3. 3.总传热系数的计算
两流体通过间壁的传热过程是由热流体对管壁对流 一管壁热传导一管壁对冷流体的对 流所构成的串联传热过程，利用串联热阻的关系，即可导出总传热系数 K 的计算式。
(4-20)
若以传热管外表面积 A A 。
d 0
L 为基准，其对应的总传热系数
K 0为:
K
o
1 d o b d o 1
i d i d m o
(4-17) A A i
d i L 为基准，其对应的总传热系数
K i 为：
1
i 1
b A L
1
A
i
A m
o A o
1
1
b d i
1
d i
i
d m
o d
o
(4-18)
A m d m L 为基
准，
其对应的总传热系数
K m
为
K m
1
1 A m
b
1 A m
i A i
o
A o
1
1 d
m b
1 d
m
i d i
o d o
(4-19)
由此可见，所取基准传热面积不同, 当传热面积为平壁时，则： A 0
K 值也不同，即K o K m K i
A m ，此时的总传热系数 K 为: 1 1 b 1
1
A o b A o
同理，若以传热管内表面积 O
K 若以传热管壁的平均面积 A m
i 小的多时，
b
可忽略不计，此时 K 为:
K —1—
1 1
五、污垢热阻
污垢的存在，将增大传热阻力，污垢热阻一般由实验测定， 其数值范围可参看天津大学
编《化工原理》上册附录二十二及谭天恩等三人编《化工原理》上册表
5-2。
对传热面按平
壁处理时，其总的热阻为:
R d i
(4-19)
式中R d 。
，R d i 为管壁两侧的流体的污垢热阻。
六、壁温的计算
壁温可按下式计算:
T w
T
Q
h
A h
(4-2o )
b Q t w
T
w
A m (4-21)
Q
t w t -
c A c
(4-22)
值大的一侧流体的温度。
壁温的具体计算过程需进行试 差。
(4-21) 注意： （1）总传热系数和传热面积的对应关系。
所选基准面积不同，总传热系数的数值也不 同。
手册中所列的 K 值，无特殊说明，均视为以管外表面为基准的 管壁薄或管径较大时，可近似取 A 。
A A m ，即圆筒壁视为平壁计算。
总传热系数 K 值比两侧流体中a 值小者还小。
i 时，壁阻可忽略不计时，则
K
o 且
t m
K 值。
(2) (3) (4)
o 时，壁阻可忽略不计时，则
Q K o A o K K i A i
A o 0
A 0 t
m
t
m i A i t
m 由此可知，总热阻是由热阻大的那一侧的对流传热所控制的， 即两个对流传热系数相差 较大时，要提高 K 值，关键在于提高a 较小的；若两侧a 相差不大时，则必须同时提高两 侧的a 值，才能提高 K 值。
壁温总是接近对流传热系数 当壁阻 较。
