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1、化工基础,主讲人：僮祥英,第三章热量传递,3.5 平均温度差的计算,3.5.1 恒温差传热,3.5.2 变温差传热,3.5.1 恒温差传热,恒温差传热：两侧流体均发生相变，且温度不变，则冷热流体温差处处相等，不随换热器位置而变的情况。如间壁的一侧液体保持恒定的沸腾温度t下蒸发；而间壁的另一侧，饱和蒸汽在温度T下冷凝过程，此时传热面两侧的温度差保持均一不变，称为恒温差传热。如右图所示,返回,3.5.2 变温差传热,变温差传热是指传热温度随换热器位置而变的情况。当间壁传热过程中一侧或两侧的流体。沿着传热壁面在不同位置点温度不同，因此传热温度差也必随换热器位置而变化，该过程可分为单侧变温和双侧变温两
2、种情况。,一单侧变温如右图所示：如用蒸汽加热一冷流体，蒸汽冷凝放出潜热，冷凝温度T不变，而冷流体的温度从t1上升到t2。或者热流体温度从T1下降T2，放出显热去加热另一较低温度t下沸腾的液体，后者温度始终保持在沸点t。,无相变热流体使液体沸腾,蒸汽冷凝加热无相变流体,二双侧变温此时平均温度差tm与换热器内冷热流体流动方向有关，下面先来介绍工业上常见的几种流动型式。,逆流 并流 错流 折流,1、逆流和并流并流：参与换热的两种流体沿传热面平行而同向的流动。逆流：参与换热的两种流体沿传热面平行而反向的流体。沿传热面的局部温度差（T-t）是变化的，所以在计算传热速率时必须用积分的方法求出整个传热面上的
3、平均温度差tm。,逆流和并流传热示意图如图所示,下面以逆流操作（两侧流体无相变）为例，推导tm的计算式。,现取换热器中一微元dA，在dA段内传热量为d。,如上图所示，热流体的质量流量，比热容，进出口温度为T1、T2；冷流体的质量流量，比热容，进出口温度为t1、t2。,假设为稳定传热过程：1）稳定操作，为定值；2）、及K沿传热面为定值；3）换热器无损失。,冷流体吸收热量：,热流体放出热量：,即有：,令,因K,m为常数，代入边界条件，积分,（1）,又对整个换热器,代入m,代入（1）式,讨论：1）上式虽然是从逆流推导来的，但也适用于并流。,2）习惯上将较大温差记为t1，较小温差记为t2；,4）当t1t2，,Example：,结论：当两流体的进出温度已经确定时，采用逆流时的tm 比并流的大，故单位时间传递相同的时，逆流所需的A比并流的小；另外，逆流还可节省冷却剂或加热剂（但此时采用逆流代替并流，其tm 未必仍比并流时的大。,返回,Example：,2.错流和折流,错流和折流的平均温度差可按逆流算，但须乘上一校正因子，算法详见教材。,
