易算云-热交换器原理与设计第一章-热交换器热计算的基本原理.ppt

定义传热单元数NTU (Number of Transfer Unit) 则顺流时， 1.3.2 顺流和逆流时的传热有效度 1.3 传热有效度 逆流时 1.3.2 顺流和逆流时的传热有效度 1.3 传热有效度 即 当冷热流体之一发生相变时 当两种流体的热容相等时 顺流： 逆流： 相当于 罗必塔法则 1.3.2 顺流和逆流时的传热有效度 1.3 传热有效度 由顺流和逆流的传热有效度推导结果可知： 1.3.2 顺流和逆流时的传热有效度 1.3 传热有效度 设计计算时，ε、Rc已知，由关系式或图求NTU进而求换热面积。 1.3.2 其他流动方式时的传热有效度 1.3 传热有效度 (3) 两种流体中仅有一种混合的错流式换热器 (2) 2-4型换热器 (4) 两种流体都不混合的错流式换热器 (1) 1-2型换热器 1.4 换热器计算方法比较 换热器热计算的基本方程式是传热方程式及热平衡式: 1. 换热器热计算概述 (1)设计计算： 校核计算： 设计一个新的换热器，以确定所需的换热面积。 对已有或已选定了换热面积的换热器，在非设计工况条件下，核算他能否完成规定的新任务。 (9-14) (9-15) 需要给定其中的5个变量，才可以进行计算。 取决于进出口温度和换热器的型式，不是独立变量。 因此，上面的两个方程中共有8个未知数，即 由(9-15)进出口4个温度只有3个是独立变量。 (9-14) (9-15) 设计计算：给定qm1c1，qm2c2，以及进出口温度中的三个，最 终求k，A 校核计算：给定的一般是 k, A ，以及2个进口温度，待求的 是两个出口温度 1.4 换热器计算方法比较 1. 换热器热计算概述 换热器的热计算有两种方法： 直接应用传热方程和热平衡方程进行热计算，具体步骤为： 2. 平均温差法： 设计计算（已知 qm1c1, qm2c2及三个温度，求 k, A ） 初步布置换热面，并计算出相应的总传热系数k (2) 根据给定条件，由热平衡式求出进、出口温度中的那个待定的温度。 (3) 由冷热流体的4个进出口温度确定平均温差 (5) 如果流动阻力过大，则需要改变方案重新设计。 (4) 由传热方程式计算所需的换热面积A，并核算换热面流体的流动阻力。 平均温差法、效能-传热单元数(?-NTU)法 1.4 换热器计算方法比较 1.4 换热器计算方法比较 校核计算(已知A, qm1c1, qm2c2及2个进口温度，求 ) 2. 平均温差法： (1) 先假设一个出口温度，按热平衡式计算另一个出口温度。 (2) 根据4个进出口温度求得平均温差 (3) 根据换热器的结构，算出相应工作条件下的总传热系数k (4) 已知kA和△tm，按传热方程式计算在假设出口温度下的? (5) 根据4个进出口温度，用热平衡式计算另一个? ，这个值和上面的? ，都是在假设出口温度下得到的，因此，都不是真实的换热量 (6) 比较两个 ? 值，满足精度要求，则结束，否则，重新假定出口温度，重复(1)~(6)，直至满足精度要求。 3 用效能-传热单元数法计算换热器的步骤 利用已知条件可以计算出 ? ，而待求的k，A则包含在NTU内，因此，对于设计计算是已知? ，求NTU，求解过程与平均温差法相似。 设计计算 设计计算时已知 qm1c1, qm2c2及三个温度，求 k, A， 1.4 换热器计算方法比较 3.3 用效能-传热单元数法计算换热器的步骤 校核计算 由于k事先不知，仍需要假设一个出口温度，具体如下： 已知A, qm1c1, qm2c2及2个进口温度，求 ① 假设一个出口温度，利用热平衡式计算另一个 ② 利用四个进出口温度计算定性温度，确定物性，并结 合换热器结构，计算总传热系数k ③ 利用k, A计算NTU ④ 利用NTU计算 ? ⑤ 利用? =ε?max计算?，利用?=kA△tm计算另一个? ⑥ 比较两个?，是否满足精度，否则重复以上步骤 1.4 换热器计算方法比较 从上面步骤可以看出，假设的出口温度对传热量?的影响不是直接的，而是通过定性温度，影响总传热系数，从而影响NTU，并最终影响 ? 值。而平均温差法的假设温度直接用于计算? 值，显然?-NTU法对假设温度没有平均温差法敏感，这是该方法的优势。 在校核计算中， ?-NTU法运用较多。 3 用效能-传热单元数法计算换热器的步骤 1.4 换热器计算方法比较 1 总体原则 1.5 流体流动方式的选择 流动方式对整个换热器设计的合理性有很大的影响，在选择流动方式时应注意以下几个方面： (1)在给定温度状况下，保证获得较大的平均温差，以较小传热面积