图3-3换热器间壁两侧流体间的传热过程
二、传热基本方程
1．传热速率与热通量
传热速率：单位时间内传递的热量。用“Q”表示，单位：J/s=w
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／ｍ
２
传热速率?2．传热基本方程
传热推动力(温度差)?t ?传热阻力(热阻)R （3-2）
传热速率与传热面积有关，与冷、热二流体的温度差有关，且成正比Q ∝A?tm 引入比例系数K，即Q = KA?tm
或： Q?
（3-3） （3-3a）
?tm?tm? 1RAS
q?Q?tm?tm??'
1ARK （3-3b）
式中： Q——导热速率，J / S= W；
q——热通量，W / m； A——传热面积，m； ?tm——平均温度差，K； K——传热系数， W / m ·K； R——换热器的总热阻，K/W；
2
2
2
R——换热器的总热阻，m·K/W
3、化工过程的传热问题分类
①、设计型问题：根据生产任务或要求，选择换热器，即计算面积A，由传热量选（设计）换热器。
②、操作型问题：对现有设备进行传热量、流体流量及进、出口温度计算。
〈三〉 传热速率与热负荷
一、热负荷与传热速率
1、 定义：
热负荷：要求换热器在单位时间内传递的热量。 传热速率：换热器单位时间内传递的热量。 2、区别：
热负荷是换热器的生产任务，是由工艺条件决定的，是对换热器提出的要求。如：必须将一定量的热流体从360K降至300K，需要移出的热量。
传热速率是换热器本身的换热能力，是设备的特性，也可以说换热器的生产能力。 3、热负荷与传热速率间的关系
换热器的传热速率须大于至少等于热负荷。 二、热负荷计算：
1、热量衡算：
对于间壁式换热器，根据热量衡算，在单位时间内，热流体放出的热量等于冷流体吸收的热量加热损失。
Qh=QC+QL 式中
‘2
（3-4）
Qh——单位时间内热流体放出的热量，KJ/s或KW； QC——单位时间内冷流体吸收的热量，KJ/s或KW； QL——单位时间内的热损失，KJ/s或KW。
2、热负荷的确定
当换热器保温性能良好，热损失可以忽略不计时，则
Q h=QC
（3-5）
此时，热负荷取Q h或QC均可。
当换热器的热损失不可以忽略时，热负荷是由Qh确定，还是由QC决定？因热负荷是需
要换热器传热面承担的传热量，所以，热负荷的大小，具体应视换热器内冷、热流体的走向而定。冷、热流体在换热器的走向有两种：热流体走管内；热流体走管外。
图3-4热负荷的确定
（a）热流体走管内：冷热流体通过器壁传递的热量为热流体放出的热量Q h，故热负荷应取Q h。
（b）热流体走管外：冷热二流体通过器壁传递的热量为冷流体吸收的热量QC，故热负荷应取QC。
总结：哪种流体走管程，就取该流体的传热量作为换热器的热负荷。 二、传热量的计算：
1、显热法：流体在换热过程中仅温度发生变化。
Qh = Wh Cph （T1-T2） Qc = Wc Cpc （t2-t1）
（3-6） （3-6a）
式中：Cph、Cpc——在定性温度下流体的比热，KJ/Kg.k
T、t ——冷、热流本进出口温度，K。
2、潜热法：流体在换热过程中发生相变。 Qh = Wh rh
Qc = Wc rc
（3-7）
（3-7a）
式中：Wh、Wc ——冷热流体的质量流量，kg/h
rh 、rc——冷热流体的汽化潜热，kJ/kg
2、 焓差法：
Qh = Wh（H1-H2） Qc = Wh（h2-h1）
（3-8） （3-8a）
式中：H、h——热、冷流体的焓值，kJ/kg
〈四〉 传热平均温度差
间壁两侧流体传热的平均温度差计算方法与换热器中两流体的温度变化及相对流动方向有关，而两流体的温度变化情况，可分为恒温传热和变温传热。 一、恒温传热时的平均温度差
换热器的间壁两侧流体均有相变化时，例如在蒸发器中，间壁的一侧，液体保持在恒定的沸腾温度t下蒸发，间壁的另一侧，加热用的饱和蒸气在一定的冷凝温度T下进行冷凝，属恒温传热，此时传热温度差不变，即：
Δtm=T-t
二、 变温传热时的平均温度差
变温传热时，两流体相对流动的方向不同，则对温度差的影响不同，分述如下。 1、逆流和并流时的平均温度差
在换热器中，冷、热两流体平行而同向流动，称为并流；两者平行而反向的流动，称为逆流。如图3-5所示。 平均温度差经推导得:
（3-9）
（3-13）
上式中的△tm称为对数平均温度差。在工程计算中，当?t1/?t2?2时，可以用算术
平均温度差代替对数平均温度差。
若换热器中两流体为并流流动，也可导出（3-13）式，故（3-13）式 是计算逆流和并流时的平均温度差△tm的通式。 逆流： 并流：
对于同样的进出口条件，?tm逆??tm并，并可以节省加热剂或冷却剂的用量，工业上一般采用逆流。 对于一侧温度有变化，另一侧恒温，?tm逆??tm并。
图3-5两侧流体变温传热过程的温差变化示意图
2、错流和折流时的平均温度差
在大多数的列管换热器中，两流体并非简单的逆流或并流，因为传热的好坏，除考虑温度差的大小外，还要考虑到影响传热系数的多种因素以及换热器的结构是否紧凑合理等。所以实际上两流体的流向，是比较复杂的折流，或是相互垂直的错流。
图4-7错流和折流示意图
图中，(a)图两流体的流向互相垂直，称为错流，(b)图一流体只沿一个方向流动，而另一流体反复折流，称为简单折流。若两股流体均作折流，或既有折流又有错流，则称为复杂折流。
对于错流和折流时的平均温度差，可采用安德伍德(Underwood)和鲍曼(Bowman)提出的图算法。该法是先按纯逆流计算对数平均温度差△tm'，然后再根据实际流动情况乘以校正系数ε△t，即：
m'
（3-14）
校正系数ε△t与冷热两流体的温度变化有关，是R和P两参数的函数，即
P?t2?t1冷流体的温升 ?T1?t1两流体的最初温度差