第八章-传热过程和换热器.ppt

**用相同的办法可以导出套管换热器在逆流情况下的相同的对数平均温差表达式，只是进出口温度差不同，即故不管顺流和逆流，平均温差都可表示为：**分析表明，对各种布置的壳管式及交叉流式换热器，其平均温差都可以用下式计算：其中(?t)ctf是将给定的冷热流体的进出口温度布置成逆流时的对数平均温差；修正系数?1，可以查图。查图时注意：?值取决于两个无量纲参数P和R，定义为：其中下标1，2表示两种流体，上标和表示进口和出口。**②利用对数平均温差进行换热器热计算换热器热计算的基本公式为：传热方程：热平衡方程：上面方程，8个变量(即Q，kA,m1cp1,m2cp2和4个进出口温度)中，必须给定5个才能确定其中3个，进而计算出Q。对设计计算，给定的是流体热容量m1cp1,m2cp2和4个进出口温度中的3个，计算另一个温度、换热量Q以及传热性能量KA**设计计算步骤：根据已知三个温度，利用换热器热平衡方程计算出另一个待定温度，并计算出传热量Q；确定换热器的结构及流动型式，由冷热流体的四个进、出口温度及流动型式确定Δtm；初步布置换热面，并计算相应的传热系数K；由传热方程式计算换热面积，并计算换热器两侧的流动阻力；如果流动阻力过大或者换热面积过大，造成设计不合理，增加了系统设备的投资和运行费用，则应改变设计方案重新计算。**对已有或设计好的换热器进行校核计算时，典型的情况是已知换热器的热容量m1cp1、m2cp2，传热性能量KA以及冷热流体的进口温度等5个参数，计算出换热量Q和冷热流体的出口温度。校核计算步骤：首先假定一个流体的出口温度，按热平衡方程求出另一个出口温度；由冷热流体的四个进、出口温度及流动型式确定Δtm；根据换热器的结构计算出传热系数K；由传热方程求出换热量Q；**再由换热器热平衡方程计算出冷热流体的出口温度值；；以新计算出的出口温度作为假设温度值，重复以上步骤②至⑤，直至前后两次计算值的误差小于给定数值为止，一般相对误差应控制在1％以下。3效能-传热单元数法①效能-传热单元数（NTU）**在某些情况下只能知道换热器冷热流体的进口温度，即使知道了冷热流体的热容量，以及传热面积和传热系数，还是不能直接得出冷热流体的出口温度。为换热器的最大可能的传热量当换热器的效能可以得到时，换热器的传热量就可以由定义式中得出：换热器的效能定义实际传热量/最大可能的传热量**在针对顺流式换热器进行对数平均温差的推导中得到换热器进出口温差与换热面积、流体热容量之间的关系，即公式（5）由换热器热平衡方程代入公式（7）（5）**由效能的定义式顺流式换热器的效能计算公式：**写成更为紧凑的形式，即称为传热单元数，它表征了换热器的传热性能与其热传送（对流）性能的对比关系。**传热单元数NTU的值越大换热器传热效能越好，但这会导致换热器的投资成本(A)和操作费用(k)的增大，从而使换热器的经济性能变坏。因此，必须进行换热器的综合性能分析来确定换热器的传热单元数。利用相同的办法也可以导出逆流式换热器的效能计算公式：**下面两种情况可使?简化：1）当冷热流体之一发生相变，即Cmax??时：2）当冷热流体的热容流率相等时，对逆流有对顺流有**为了便于工程计算，常用的换热器效能的计算公式已经绘制成相应的线算图，使用时就可以很方便地查出（教材181-182页图8-17——图8-20）。②利用效能-传热单元数法进行换热器热计算设计计算步骤：由换热器热平衡方程和传热方程求出待求的温度值以及传热量Q，计算比值Cmin/Cmax；由式(8-39)计算出换热器效能；根据选定的流动方式，从线算图中查出传热单元数；**确定换热面的布置，计算传热系数；由NTU的定义式(8-44)确定换热面积，同时计算流动阻力；；如果流动阻力过大，或者换热面积过大，造成设计不合理，则应改变设计方案重新计算。校核计算步骤：根据换热器的结构，计算换热器的传热系数K;计算换热器的传热单元数NTU以及Cmin/Cmax的比值；**按照换热器的流体流动方式，在相应的图中查出换热器效能的数值；根据冷热流体的进口温度及最小热容流率，按照式(8-40)求出换热量；利用换热器热平衡方程计算冷热流体的出口温度。**第八章传热过程和换热器§8-1传热过程§8-2换热器的类型§8-3换热器的传热计算**§8-1传热过程1通过平壁的传热过程传热过程是定义为热流体通过固体壁面把热量传给