管壳式热交换器设计全解VIP专享VIP免费

第二节热交换器传热计算的基本方法本章要求掌握的内容：传热过程的计算；对数平均温差的计算；间壁式换热器的设计计算及校核计算。热交换器热计算的基本原理1.1热计算基本方程1.2平均温差法1.3效率—传热单元数法（传热有效度）1.4热交换器热计算方法的比较1.5流体流动方式的选择1.1热计算基本方程式t热交换器的换热面积F热流体1冷流体2进口温度流量比热容出口温度进口温度流量比热容出口温度1t1t2t2t1c2c1M2M两流体的进口温差两流体的出口温差t1、传热方程式：FotdFkQQkdFtmtKFQKFmt工程上热交换器任一微元传热面处的传热系数，w/（m2·℃）微元传热面积，m2在此微元传热面处两种流体之间的温度差，℃整个传热面上的平均传热系数，w/（m2·℃）传热面积，m2两种流体之间的平均温差，℃热交换器的热负荷，W①想求得，必须已知、、Q。KmtF2、热平衡方程：1C222111iiMiiMQ适用于任何流体2221112211dtCMdtCMQtttt适用于无相变流体②1M2M分别为热流体与冷流体的质量流量，Kg/s1i2i分别为热流体与冷流体的焓，J/Kg分别为两种流体的定压质量比热，J/(Kg·)℃2C1t热流体在热换器内的温降值，也称冷却度，℃2t冷流体在热交换器内的温升值，也称加热度，℃1W2W分别为热、冷流体的热容量，W/K1111ttcMQ1111ttcM111tcM11tW2222ttcMQ222tcM22tW11tWQ22tW③2221112211dtCMdtCMQtttt对应单位温度变化产生的流动流体的能量存储速率1c2c分别为热、冷流体在进、出口温度范围内的平均定压质量比热，J/(Kg·)℃讨论：1考虑热损失的情况下：或LQQQ2121QQLL以放热热量为准的对外热损失系数，通常为0.97-0.982由式③可以知道1221ttWW热流体的冷却度冷流体的加热度可见：两种流体在热交换器内的温度变化与他们的热容量成反比3由==Q，还可以知道，在热交换器内，热容量越大的流体，温度变化值越小，热容量越小的流体，温度变化值越大11tW22tW4计算流体的热容量时，M与c的单位必须一致5已知热交换器热负荷的条件下，热平衡方程可用于确定流体的流量2.2热交换器传热计算的基本方法：平均温差法效率（效能）－传热单元数法（η－NTU）一、平均温差法流体1的放热量流体2的吸热量热交换器的传热热量AdAttk21不考虑热交换器向外界散热热量'2''222ttCqm''1'111ttCqm流体1的放热量流体2的吸热量热交换器的传热热量''1'11''1'111ttWttCqm'2''22'2''222ttWttCqmCqWmW：流体热容量意义：单位温度变化下产生的流动流体的能量储存速率。微元传热面传递的热流量：dAttKd)(21dt1dt2t1t21t2t1t2tAdAttK21AtKmm2111ttdtm工程上：dAttAtAm211AmKdAAK1平均传热系数Km平均温差△tm13二、平均温差流体的温度分布1、等温有相变的传热2、热流体等温冷凝、冷流体温度不断上升冷流体等温沸腾、热流体温度不断下降。3、没有相变顺流逆流4、冷凝器（蒸发器）内温度变化情况5、可凝蒸气和非凝结气体组成的热流体.1简单顺流及逆流换热器的对数平均温差传热方程的一般形式：mtkA流动形式不同，冷热流体温差沿换热面的变化规律也不同.换热器中冷流体温度沿换热面是不断变化的，因此，冷却流体的局部换热温差也是沿程变化的。三、换热器中传热过程对数平均温差的计算以顺流情况为例，作如下假设：（1）冷热流体的质量流量qm2、qm1以及比热容C2,C1是常数；（2）传热系数是常数；（3）换热器无散热损失；（4）换热面沿流动方向的导热量可以忽略不计。要想计算沿整个换热面的平均温差，首先需要知道当地温差随换热面积的变化,然后再沿整个换热面积进行平均。dt1dt2t1t21t2t1t2t在假设的基础上，并已知冷热流体的进出口温度，现在来看图中微元换热面dA一段的传热。温差为：ddtAk1212dddtttttt在固体微元面dA内，两种流体的换热量为:dt1dt2t...