热负荷和传热速率热负荷和传热速率热负荷和传热速率*热负荷和传热速率*模块二传热——热负荷和传热速率*热负荷和传热速率*学习目标：理解换热器传热速率与热负荷；掌握传热面积的计算方法；掌握热负荷与传热速率的计算方法。*热负荷和传热速率*在间壁式换热器中，热流体通过管壁将热量传给冷流体。dtA2A1tWtTWT传热壁冷流体热流体一、传热过程及换热面积提问：S是表面积还是横截面积？*热负荷和传热速率*热通量：单位传热面积、单位时间内传递的热量，用q表示，单位W/m2。传热速率Q：单位时间内通过传热面传递的热量，单位是J/s或W。热传递的快慢用传热速率Ｑ来表示。二、传热速率1.传热速率*热负荷和传热速率*1.热负荷定义为了达到一定的换热目的，要求换热器在单位时间内传递的热量称为热负荷。热损失可忽略时，Qh=Qc，热负荷取Qh或Qc都可；热损失不可忽略时，Qh=Qc＋QL；哪种流体走管程，就取它的传热量作为换热器的热负荷。三、热负荷*热负荷和传热速率*2.热量衡算对于间壁式换热器，换热器中热流体放出的热量等于冷流体吸收的热量加上散到空气中的热量（热损失）。即：不计热损失Qh=QcQh=Qc+QL热量衡算方程注意热量衡算方程用于确定加热剂或冷却剂的用量。*热负荷和传热速率*3.载热体传热量（热负荷）的计算载热体的传热量Qh或Qc可用显热法、潜热法、焓值计算法求得。热流体冷却放出的热量:Qh＝WhCph(T1－T2)冷流体加热需要得到的热量:Qc＝WcCpc(t2－t1)1）显热法——比热容法显热：液体在相态不变的情况下，因温度变化而放出或吸收的热量。Cp取值*热负荷和传热速率*Ｑ 换热器的热负荷ＫＪ／sＷh、Ｗc 热冷流体的质量流量Ｋg／sＣph、Ｃpc 热冷流体的平均比热，kJ/kg·KＴ１、Ｔ２ 热冷流体的开始，终了温度，Kt1、t2 热冷流体的开始，终了温度，K不考虑热损失时，Qh=Qc，即：Ｑ＝ＷhＣph（Ｔ１－Ｔ２）＝ＷcＣph（t２－t1）*热负荷和传热速率*2）有相变时——潜热法rc、rh：为冷热流体的汽化潜热单位kJ/kgQh＝Wh·rhQc＝Wc·rcWc、Wh：为冷热流体的质量流量单位kg/s潜热：液体在温度不变、相态发生变化的过程中吸收或放出的热量。*热负荷和传热速率*Q＝Wh［rh＋Cph（Ts－T２）］＝WcCpc（t2－t1）式中:Ｃpc 冷凝液的比热容，单位kJ/(kg.K); Ｔs 冷凝液的饱和温度K t1、t2 冷流体的进出口温度K应用：由工艺要求的传热任务求载热体的消耗量。若蒸汽冷凝后在低于饱和温度下排出，则采用两步法计算热负荷。*热负荷和传热速率*3）焓差法Ｑ 换热器的热负荷kJ/hＷh、Ｗc热冷流体的质量流量kg／hIh1、Ih2热流体的进出口的焓kJ／kgIc2、Ic1冷流体的进出口的焓kJ／kg。Ｑ＝Ｗh（Ih1－Ih2）＝Ｗc（Ic２－Ic1）物质吸收或发出的热量等于其焓变。*热负荷和传热速率*换热器的传热速率必须大于等于其热负荷。注意类似于扬程与外加压头？热负荷传热速率是由生产工艺条件决定的是换热器单位时间能够传递的热量是换热器的生产任务是换热器的工作能力与换热器无关是换热器的性能能力（传热速率）需要（传负荷）四、热负荷与传热速率*热负荷和传热速率*例1现将1000kg/h，比热容为3.86kJ/(kg.k)的豆芽汁通过一换热器，从60℃冷却到32℃，已知冷却水的初温为25℃，终温不超过30℃，若Q损可忽略，试求该换热器的热负荷及冷却水的用量。解:求热负荷Q因QL忽略，则Qh=Qc=wccpc（t2-t1)*热负荷和传热速率*查得：*热负荷和传热速率*例2某换热器用120kN/m2的饱和水蒸气加热糖液，糖液走管内，蒸汽在管外冷凝为饱和温度下的液体，糖液流量为20000kg/h，从55℃被加热至85℃，若设备的热损失估计为Q冷的5%，求热负荷及加热蒸汽的耗用量。解：(1)热负荷Q依题意知，Q=Q管内=QC,根据糖液的平均温度tm=(55+85)/2=70℃