热负荷的计算

课 题 授课人 知识目标 能力目标 情感目标 教学重点 教学难点 教学用具 教学方法 教学过程 教学步骤 复习旧知， 温故知新 热负荷的计算 朱永红 课时 课型 2课时 新授课 理解热负荷的概念，明确其与传热速率的联系与区别，掌握热负荷的计算方法。 能运用热负荷计算的理论知识解决具体问题。 引导学生养成积极思考的好习惯，并且同时培养学生的团队合作精神。 热负荷的三种计算方法 考虑热损失时热负荷的计算 多媒体 启发式、讨论式及讲练结合法 教师活动 学生活动 学生回忆、小组抢答 阅读教材P170 学生答：换热器中单位时间内冷热流体间所交换的热量。以Q'表示 1.写出传热的基本方程式。 2.说出基本方程式中Q的定义。 （3分钟） 根据传热基本方程式，传热过程的计算创设情境， 也就是分别求方程中的各项：Q、K、提出问题 tm，下面我们一起来解决Q的计算。 （利用多媒体出示要解决的问题） （7分钟） 1.什么是换热器的热负荷？ 2.指出热负荷与传热速率的区别与联 系。 3.忽略热损失时，热负荷如何计算？ 4.考虑热损失时，热负荷如何计算？ 发现问题， 探求新知 在学生在学生课前预习讨论的基础上， 与学生逐条解决问题。 一、忽略热损失， 热负荷的计算 1.热负荷的定义 （8分钟） 设计意图 通过复习旧知，为新知识的学习打下基础 以问题串的形式, 激发学生的学习兴趣和求知欲望 培养学生自主学习的能力 提高学生的归纳及表达能力

分析思考， 加深理解 （20分钟） 2.热负荷与传热速率的联系与区别： （举例类比：运动员举重，教练提出让运动员举50公斤，实际上他只能举30公斤。） 强调：一个能满足生产要求的换热器，必须使其传热速率等于或大于热负荷。 在实际计算中通常将传热速率与热负荷在数值上视为相等，所以通过热负荷的计算，便可确定换热器所应具有的传速率。 3.热负荷的计算方法 提问：热负荷的计算方法有哪几种？ 强调：忽略热损失，Q'Q热Q冷 例1：试计算压强为140kpa（绝对），流量为1500kg/h的饱和水蒸气冷凝后，并降温至50℃时所放出的热。（水蒸汽压力p=140kpa时，饱和水蒸气的焓H1=2692.1KJ/kg, 50℃水的焓H2=209.3 KJ/kg）（注：用焓差法计算） （多媒体显示解题步骤） 解:用焓差法计算 饱和水蒸气冷凝后并降温至50℃放出的热量 Q热qm热(H1H2)学生：讨论、归纳、整理 热负荷是生产工艺上的要求所决定的，是生产上对换热能力的要求。 传热速率是是换热器本身在一定条件下的换热能力，是换热器本身的特性。 Q'区别于Q：前者是生产任务，后者是生产能力 学生答： （1）焓差法 （2）显热法 （3）潜热法 学生分析条件，说出公式，代入计算 计算之后与多媒体1500(2692.1209.3)比较其过程和结 3600果。 1034.5kw 归纳：（1）焓差法： 'QQ热qm热(H1H2) 'QQ冷qm冷(h2h1) 讲述：一般情况下焓的数值难以确定， 需要查取有关手册，因而用焓差法计算 比较少。 通过举例进一步让学生理解其区别 在例题的选取上，主要体现热负荷不同计算方法

例2：将1500kg/h的热水，从 109.2℃，通过一换热器冷却到50℃时放出的热量？ 在学生分析计算的过程中引导学生查找题目中缺少的条件：比热容 （多媒体显示解题步骤） 解：用显热法计算热负荷 水由109.2℃降温至50℃时所放出的热量Q2 109.25079.6℃ 2查：79.6℃时水的比热容平均温度C热4.25KJ/(kg℃） Q2qm热C热(t1t2)15004.25(109.250) 3600104.8KJ/s104.8kw 注意：所求量的单位 归纳： （2）显热法（仅用于热交换过程无相变化） Q'Q热qm热C热(T1T2) Q'Q冷qm冷C冷(t2t1) 例3：试计算压强为140kpa（绝对），流量为1500kg/h的饱和水蒸气冷凝后成水放出的热量。 引导学生查找所需要的物理量 （多媒体展示解题过程） 解：用潜热法计算热负荷 蒸汽冷凝成水所放出的热量为Q 查水蒸气表得：p=140kpa（绝对）下的水饱和温度为ts109.2℃，汽化潜热r2234.4KJ/kg

先由学生分析已知条件，说出应用哪种计算方法 试着代入计算公式 学生对比自己做的过程，查找不足之处 学生分析应用哪种计算方法，试着代入计算 例2、例3是例1题的拆分，这种拆分让学生体会不同的计算方法

15002234.4则 3600931KJ/s931kw归纳： （3）潜热法（仅用于热交换中发生相变化），如冷凝或蒸发。 Q'Q热qm热r热 Qqm热r 学生计算例2和例Q'Q冷qm冷r冷 3的和 热、冷流体的汽化潜热，J/kg r热、r冷：Q热Q1Q2 931104.8 .8kw把例2和例3加起来与例1比较结果？ 1035 说明：例2和例3就是例1题得分解， 在缺少焓值时，亦可用其他的方法来有点出入，但近似相等。 计算。 过渡：前面我们讨论的是忽略热损失时热负荷的计算，如果考虑热损失，那么热负荷如何计算？ 通过比较加深对显热法和潜热法的应用场合 发现问题 探求新知 二、考虑热损失，热负荷的计算 （10分钟） 4-17（a） 冷流体走管内， 热流体走管外 （多媒体展示） 看图分析， 小组交流 小组学生回答： 如图所示，热损失在热流体这边 分析：Q损并没有通过传热面，通过传热面的热量只是冷流体得到的热量，那么 Q'Q冷Q热Q损 通过图形分析，进一步加深理解热损失没有通过传热面

热流体走管内， 冷流体走管外 结论：计算热负荷Q'时，抓住管内流体放出或吸收的热量进行计算。 如图所示，热损失在冷流体这边 分析：Q损是热流体把热量传给冷流体后损失的，那么 Q'Q热Q冷Q损 通过让学生看图分析，培养其分析问题的能力 例：某换热器中用1.2105pa的饱和水蒸气加热苯，苯的流量为5m3/h，从20℃加热到70℃。其换热情况如图4-17（a）所示。若设备的热损失估计为Q冷的8%，试求热负荷及蒸汽用量。 （多媒体展示解题步骤） 解：（1）依题意可知热负荷的计算，依Q’Q冷，根据苯的平均温度45℃，查知： C苯=1.756KJ/(kg2·k)，密度为879kg/m3 Q'Q冷qm苯C苯(t2t1)58791.756(7020) 3600107.5kw 分析思考 加深理解 （10分钟） （2）蒸汽用量的计算，查1.2102kpa饱和水蒸气的冷凝潜热r气2246.8KJ/kg，依题意知 Q'Q冷Q热Q损 小组讨论分析：已知量，要求量，分析热负荷等于冷流体吸收的热量及热流体放出的热量采用哪种计算方法 尝试计算， 与给出的解题过程比较 通过对例题分析讨论使学生达到初步掌握知识应用的目的

Q热Q'Q损Q冷Q冷8% qm气Q冷8%Q冷r气107210728% 2246.81157760.051kg/s22468185.5kg/h 热流体放出的是潜热 回顾前面的知识点，培养学生综合应用的能力 强化训练， 巩固双基 （20分钟） 1.计算热负荷的方法有___________、___________和___________。 2.热负荷与传热速率的区别和联系？ 3.在一列管式换热器中，某液体在管内流过被加热，其进口温度为20℃，出口为70℃，流量为1800kg/h，比热为2.5KJ/(kg·k)，管外为120℃的饱和水蒸气冷凝。试求蒸汽用量。 4.在套管换热器中，饱和水蒸气在内管对管间的苯进行加热，若考虑热损失，在计算热负荷时，可按下列___________式计算。 A、Q'Q冷 B、Q'Q热Q损 C、Q'Q热 学生思考、训练 学生回答，板演 通过练习，加深印象，达到掌握知识的应用 D、Q'Q冷Q损 5.用300kPa（绝压）的饱和水蒸气在列管式换热器中将对二甲苯由80℃加热到100℃，冷流体走管内。已知对二甲苯的流量80m3/h,密度为860kg/m3.若设备的热损失估计为Q冷的5%，试求该换热器的热负荷及蒸汽用量。 小结归纳， 拓展深化 （10分钟） 1. 通过本节课的学习，你学习了哪些知识？对于这个内容的理解，我们需小组讨论 自我小结 要注意什么？ 2. 对于本节课的学习，你还有哪些疑 问？（有疑问当堂解答或课后解答） 概括归纳已有的知识，从小结中得到更深刻的认识。

布置作业， 提高升华 （2分钟） 必做题：课本P199-200 13、（2）（4）,14，15 选做题：教学案P181计算题 学生课后练习 巩固所学知识点 热负荷的计算 一、忽略热损失时热负荷的计算 1.热负荷的定义 2.热负荷与传热速率的联系与区别 热负荷——生产任务 传热速率——生产能力 3.热负荷的计算方法 （1） 焓差法 （2） 显热法 （3） 潜热法 二、考虑热损失时热负荷的计算 1.冷流体走管内，热流体管外：板书 设计 Q'Q冷Q热Q损 2.热流体走管内，冷流体走管外：Q'Q热Q冷Q损 教学 反思 通过提出本节课要解决的问题，建立问题期待，有效的激发学生学习的动机。通过“运动员举重”的例子来理解比较抽象的概念，通过图形分析考虑热损失时，热负荷值的确定，让学生自己得出结论使学生学习的信心得到增强，在比较不同方法的计算的过程，学生从中能体会逐步解决问题的方法，提高解决问题的能力。 学生在解题过程中还需要强化其解题步骤，对一些物理量的单位在计算过程中要统一。学生小结归纳的能力还有待提高。