第十章传热和换热器_传热学.ppt

以顺流的温度图为例，说明这一点，对于逆流情况，则很难用图表示算术平均温差大于对数平均温差 对于逆流，同样可推导与顺流时相同的计算式 或者我们也可以将对数平均温差写成如下统一形式(顺流和逆流都适用) 顺流和逆流的区别在于： 顺流： 逆流： 平均温差的另一种更为简单的形式是算术平均温差，即 算术平均温差相当于温度呈直线变化的情况，因此，总是大于相同进出口温度下的对数平均温差，当 时，两者的差别小于4％；当 时，两者的差别小于2.3％。 2. 算术平均温差 3.其他复杂布置时换热器平均温差的计算 以上所讨论的对数平均温差(LMTD)只是针对纯顺流和纯逆流情况，而这种情况的出现是比较少的，实际换热器一般都是处于顺流和逆流之间，或者有时是逆流，有时又是顺流。对于这种复杂情况，我们当然也可以采用前面的方法进行分析，但数学推导将非常复杂，实际上，逆流的平均温差最大，因此，人们想到对纯逆流的对数平均温差进行修正以获得其他情况下的平均温差。 是给定的冷热流体的进出口温度布置成逆流时的LMTD，是小于1的修正系数。 （3）R的物理意义：两种流体的热容量之比 （2）P的物理意义：流体2的实际温升与理论上所能达到 的最大温升之比，所以只能小于1 （4） 对于管壳式换热器，查图时需要注意流动的“程”数 （1） 值取决于无量纲参数 P和 R 关于 的注意事项 4.各种流动形式的比较 In Out In Out (1)顺流和逆流是两种极端情况，在相同的进出口温度下，逆流的 最大，顺流则最小； （2）顺流时 ，而逆流时， 则可能大于 ， 可见，逆流布置时的换热最强。 (4) 对于有相变的换热器，如蒸发器和冷凝器，发生相变的流体温度不变，所以不存在顺流还是逆流的问题。 x T In Out 冷凝 x T In Out 蒸发 (3) 那么是不是所有的换热器都设计成逆流形式的就最好呢？不是，因为一台换热器的设计要考虑很多因素，而不仅仅是换热的强弱。比如，逆流时冷热流体的最高温度均出现在换热器的同一侧，使得该处的壁温特别高，可能对换热器产生破坏，因此，对于高温换热器，又是需要故意设计成顺流 换热器热计算的基本方程式是传热方程式及热平衡式 §10-6 换热器计算 换热器热计算分两种情况：设计计算和校核计算 (1)设计计算：设计一个新的换热器，以确定所需的换热面积 校核计算：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，核算他能否胜任规定的新任务 式中， 不是独立变量，因为它取决于 以及换热器的布置。另外，根据公式可知，一旦 和 以及 中的三个已知的话，我 们就可以计算出另外一个温度。因此，上面的两个方程 中共有8个未知数，即 以及 中的三个 需要给定其中的5个变量，才可以计算另外三个变量。 对于设计计算而言，给定的是 ，以及进出口 温度中的三个，最终求 对于校核计算而言，给定的一般是 ，以及2个进口 温度，待求的是 1.平均温差法 换热器的热计算有两种方法：平均温差法;效能-传热单元数(?-NTU)法 （1）设计计算步骤 已知参数： 中的5个 未知参数： 步骤： a.由 求出其中的未知的那个参数 b.选择换热器型式，初步布置换热面，并计算两侧流体的表面传热系数及总传热系数 c. 根据换热器型式和两流体进出口温度计算对数平均温差 d. 计算传热面积A e. 核算两侧流体流动阻力，若阻力过大，则需改变换热器的布置和型式，重新进行设计计算 （2）校核计算步骤 已知参数： 未知参数： (1)先假设一个流体的出口温度，按热平衡式计算另一个出口温度 步骤： (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 ，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。 2.效能-传热单元数法 (1) 换热器的效能和传热单元数