传热学-第九章传热过程分析与换热器热计算.pptVIP

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(9-15)可是，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 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 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 平均温差法：就是直接应用传热方程和热平衡方程进行热 计算，其具体步骤如下： 对于设计计算（已知 ，及进出口温度中的三个，求 ） 初步布置换热面，并计算出相应的总传热系数k 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 由冷热流体的4个进出口温度确定平均温差 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 如果流动阻力过大，则需要改变方案重新设计。 对于校核计算（已知 ，及两个进口温度，求 ） 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 根据4个进出口温度求得平均温差 根据换热器的结构，算出相应工作条件下的总传热系数k 已知kA和 ，按传热方程式计算在假设出口温度下的 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 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 换热其效能的定义是基于如下思想：当换热器无限长，对于一个逆流换热器来讲，则会发生如下情况 a 当 时， ，则 b 当 时， ，则 于是，我们可以得到 然而，实际情况的船热量q总是小于可能的最大传热量qmax，我们将q/qmax定义为换热器的效能，并用 ? 表示，即 对于一个已存在的换热器，如果已知了效能 ? 和冷热流体的进口温差，则实际传热量可很方便地求出 那么在未知传热量，之前， ? 又如何计算？和那些因素有关？ 以顺流换热器为例，并假设 ，则有 根据热平衡式得： 于是 式①， ②相加： 热容比 ① ② 式①代入下式得： + + 当 时，同样的推导过程可得： 上面的推导过程得到如下结果，对于顺流： 当 时 上面两个公式合并，可得： 换热器效能公式中的 依赖于换热器的设计， 则依赖于换热器的运行条件，因此， 在一定程度上表征了换热器综合技术经济性能，习惯上将这个比值（无量纲数）定义为传热单元数NTU，即 因此， 与顺流类似，逆流时： 当冷热流体之一发生相变时，相当于 ，即 ，于是上面效能公式可简化为 当两种流体的热容相等时，即 ? 公式可以简化为 顺流： 逆流： （ ，及两个进口温度，求 ） (2) 用效能-传热单元数法计算换热器的步骤 a 设计计算 显然，利用已知条件可以计算出 ? ，而带求的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，不再重复 b 校核计算 由于k事先不知，所以仍然需要假设一个出口温度，具体如下： 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 （ ，及进出口温度中的三个，求 ） ④ 利用NTU计算 ? ⑤ 利用(9-17)计算?，利用(9-14)计算另一个? ⑥ 比较两个?，是否满足精度，否则重复以上步骤 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。 3 换热器设计时的综合考虑 换热器设计是