传热工艺工程师的关键方程式流程设计

热交换器的传热系数

稳态对流换热在热交换器的任意一侧(热侧或冷侧)都可以用以下图和方程表示:

稳态对流换热可以用以下公式来计算:

Q = h××(T1- T2

Q:传热速率,焦耳/小时
A:固体表面有效传热面积m2
T1& T2:固体和流体的稳态温度分别为0C
h:传热系数(焦耳)/(0C×m2

传热设备,可以为设备的冷热介质分别定义“传热系数”(h)。这些传热系数可以用来描述换热器各侧的传热情况。此外,还可以定义一个“总传热系数”(U)来描述换热器中发生的总传热。

例如在管壳式交换器,壳侧和管侧的换热系数描述换热为:

Q = h年代×一年代×(T年代- t西南) -壳侧传热

Q = hT×一T×(T太瓦- tT) -管侧传热

Q:传热速率,焦耳/小时
一个年代和一个T:壳侧有效传热面积,管侧有效传热面积
T年代和T西南:壳体侧流体和壳体内壁面的稳态温度0C
TT和T太瓦:管侧流体和管内壁面的稳态温度0C
h年代:壳侧传热系数(焦耳)/(0C×m2
hT:管侧传热系数(焦耳)/(0C×m2

对于换热器的稳态换热,到达管壁槽壳侧的热量等于热通过管壁传导,等于输出到管子一侧的热量。通过管壁的导热率为:

其中N为管长,r为管半径。下标1和2分别代表内、外管壁。管金属电导率用“k”表示。

那么换热器的总传热可以表示为:

Q = U××(T年代- tT) -总传热速率

U:总传热系数
答:有效的整体传热面积

通常在换热器设计中,产品UA被表示为一个单一的实体。整体换热系数取决于几个影响两侧个别换热系数的因素(壳侧换热系数和管侧换热系数)以及管壁内的传导。

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