第一章换热器热计算基本原理.pdf

第一章 换热器热计算的基本原理 1.1 热计算基本方程式 设计性热计算 目的在于确定换热器的F，接着要确定换热器 的结构尺寸（结构设计），热设计和结构设 计两者相结合。 校核性热计算 针对现成的换热器，其目的在于确定流体的出 口温度。 两种热计算采用的基本关系式一致 传热方程式和热平衡方程式 1.1.1 传热方程式 普遍形式 F Q ∫ kΔtdF 0 Q −−热负荷；k −−任一微元传热面处的传热系数； Δt −−微元传热面处两种流体温差 由于k和Δt是F 的函数，计算复杂，工程中采用简化公式： Q ＝KFΔtm K −−整个传热面上的平均传热系数 F −−传热面积；Δt −−两种流体之间的平均温差 m 1.1.2 热平衡方程式 热流体放出的热量等于冷流体吸收的热量 ( ′ ′′) ( ′′ ′); ( ) Q M 1 i1 −i1 M 2 i2 −i2 流体有无相变皆可 M 1；M 2 −−热流体与冷流体的质量 流量kg / s i1 ; i2 −−热流体与冷流体的焓 J / kg ′′ ′ ′ ′′ − ( − ) ( − ) Δ ( ) Q1 M 1c1 t1 t1 M 1c1 t1 t1 M 1c1 t1 无相变 ′′ ′ ( − ) Δ Q2 M 2 c2 t2 t2 M 2 c2 t2 c ；c −−两种流体的平均定压比 热J / kg 1 2 其中Mc称为热容量，它代表流体每升高1度所需 热量用W表示，可得 W t′−t′′ Δt Δ Δ ⇒ 2 1 1 1 Q W t W t 1 1 2 2 ′′ ′ W t −t Δt 1 2 2 2 以上为不考虑散热损失的情况，若考虑散热损失QL 热平衡方程式为： Q Q Q Q Q + 或 η ＝ 1 2 L 1 L 2 ηL −−以放热热量为准的对外热损失系数，0.97～0.98 1.2 平均温差 1.1.1 流体的温度分布 冷热流体平行流动的温度变化过程 1.1.1 流体的温度分布 参与热交换的两种流体或其中之一有温度变化，热 流体放出热量温度沿程降低，冷流体获得热量温度流 程升高，冷热流体的温度差沿换热器表面各点是不同 的。 当用传热基本方程式Q ＝KFΔtm 计算整个换热器的 传热速率时，必须使用整个传热面积上的平均温差。 平均温差不仅与进出口温度相关，还与参与换热的 两流体的流动方式有关，流体的流动方式不同，平均 传热温差不同。 平均温差的最简单的形式是算术平均温差， 即 Δt +Δt Δt Δt max