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第九章

單 元 操 作. 第九章. 熱交換器. 單 元 操 作. 熱交換器分類. 依功能分 (a) Heater (b)Cooler (c) Condenser (d) Evaporator 依型式分 (a) Double pipe (b) Shell & Tube (c) Plate Type. 單 元 操 作. Double pipe Exchanger.

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第九章

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Presentation Transcript

  1. 單元操作 第九章 熱交換器

  2. 單元操作 熱交換器分類 • 依功能分 (a) Heater (b)Cooler (c) Condenser (d) Evaporator • 依型式分 (a) Doublepipe (b) Shell & Tube (c) Plate Type

  3. 單元操作 DoublepipeExchanger • 一般石化廠，若熱交換面積不大（<100ft2）則採 double tube， 最常見尺寸為 外管 in 內管 in 熱流 冷流 Ao=πDoL Ai=πDiL

  4. 常見熱交換器 • 管殼式 套管式 平板式

  5. 單元操作 Shell & TubeExchanger • 管殼式熱交換器 一流體走殼方 另一流體走管方

  6. 單元操作 熱交換器中溫度變化（無相變化）Co-current Tha Thb Tcb Tca

  7. 單元操作 熱交換器中溫度變化（無相變化）Co-current Co-current Tha Thb Tcb Tca

  8. 單元操作 熱交換器中溫度變化（無相變化）Co-current Co-current Tha Thb Tcb Tca

  9. 單元操作 Countercurrent （無相變化） Thb Tcb Tca Tha

  10. 單元操作 Countercurrent （無相變化） Thb Tcb Tca Tha

  11. 單元操作 Countercurrent （無相變化） Thb Tcb Tca Tha

  12. 單元操作 溫度範圍與溫差 • 溫度範圍( Temperature Range) (Tha-Thb) or (Tcb-Tca) 熱交換器之工作 • 溫差(熱傳趨動力) Temperature Difference ΔT =(Th-Tc) 熱傳趨動力 ΔT Tcb Tca Tca-Tcb

  13. 熱傳係數 • 總括熱傳係數 [Over-all heat transfer Coefficient] 以Ao or Ai 為Base Uo , Ui • 部分熱傳係數:[薄膜係數(film coefficient)] ho , hi

  14. 單元操作 dA 熱交換器中之熱傳遞-總括熱傳係數 Ai Tc Th Ao U: Over-all heat transfer Coefficient 總括熱傳係數 Th-Tc Tcb Tca

  15. 單元操作 熱交換器中之熱傳遞- 熱交換器壁 Th Turbulence layer TWh TWc Tc Laminar layer Buffer layer

  16. 熱傳阻力 總阻力 熱流 膜阻力 管壁阻力 冷流 膜阻力

  17. 總括熱傳係數&薄膜係數之關係 總阻力=熱流(管壁外)膜阻力+管壁阻力+冷流 (管壁內)膜阻力

  18. 單元操作 dA Th-Tc QT = U AT 熱交換器中熱交換量 （無相變化） 局部熱傳量 總熱傳量 Tha Tcb Thb Tca 管壁薄時局部熱傳量 總熱傳量 Thb Tcb Tca Tha Th-Tc 為 與 之對數平均值

  19. 單元操作 LMDT (Log Mean Differential Temp) 為 與 之對數平均值

  20. 單元操作 例題一 LMDT • 水 cp=1 cal/g- ℃ • Tca=40℃，Tcb=80℃， • 溶劑B cp=0.5 cal/g- ℃ ,3kg/s • Tha=140℃，Thb=100℃ • 水 ?kg/s • 求順流LMDT • U=500W/m2- ℃,求A? • 求逆流LMDT

  21. 單元操作 熱交換器中熱交換量（有相變化） Vapor Tcb QT = U AT Stream Trap Tca Th 為常數 為 之對數平均值 Th-Tc Tcb Tca

  22. 熱容量（Heat Capacity） • 熱交換總量代表熱交換器之大小 無相變化 冷凝器Condenser 蒸發罐Evaporator

  23. 單元操作 例題二 LMDT • Tca=40℃，Tcb=80℃，Tha=140℃，Thb=100℃ • 求順流LMDT • 求逆流LMDT [(3+1.0336) kgf/cm2/1.0336]atm*14.7psi/atm=57.4psi 為絕對壓力 =錶壓3 kgf/cm2= 絕對壓力 (3+1.0336) kgf/cm2 =(3+1.0336)/1.0336atm = (3+1.0336)/1.0336*1.01*105N/m2 =390000_Pa=390kPa 查表 Thb=Tha=143._℃ • Tca=40℃，Tcb=80℃ • △T1=143-40℃=103℃, △T2=143-80℃=63℃ • 求順流LMDT= =逆流LMDT Tca

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