【正文】 NCEPU 換熱器傳熱計(jì)算的基本方法 換熱器的熱計(jì)算分為兩種類型： (1) 設(shè)計(jì)計(jì)算 ：根據(jù)換熱條件和要求 ， 設(shè)計(jì)一臺(tái)新?lián)Q熱器 ， 為此需要確定換熱器的類型 、 結(jié)構(gòu)及換熱面積 。 12mmqq、 換熱器傳熱計(jì)算的基本公式： mk A t? ??? ?1 1 1 1mpq c t t? ? ????? ?2 2 2 2mpq c t t? ?? ??? 3個(gè)方程有 8個(gè)獨(dú)立變量 ， 只要知道其中 5個(gè)變量 ，可求其它 3個(gè) 。 12,mmqq 12,tt??12,tt?? ?? 計(jì)算步驟： mk A t? ??? ?1 1 1 1mpq c t t? ? ????? ?2 2 2 2mpq c t t? ?? ??? (a) 先假設(shè)一個(gè)流體的出口溫度用熱平衡方程式求出換熱量 和另一個(gè)流體的出口溫度； ?? (b) 根據(jù)流體的 4個(gè)進(jìn) 、 出口溫度求平均溫差 ； mt? (c) 計(jì)算換熱面兩側(cè)的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) ， 進(jìn)而求得傳熱系數(shù) k ； 12,hh (d)由式 求出換熱量 。 11 2500mqc ?1 360t? ? 1 300t?? ?2 30t? ? 2 200t?? ?11mqc22mqc 1t? 2t?2 162t?? ?主講：魏高升 Dept. of Thermal Power Engineering － NCEPU 解： （ 1） 如果忽略換熱器的散熱損失 ， 根據(jù)冷 、熱流體的熱平衡 ， ? ? ? ?1 1 1 1 2 2 2 2mmq c t t q c t t? ? ?? ?? ?? ? ? ?? ? 525 00 36 0 30 0 1. 5 10 W? ? ? ? ? 解得 22 882 W /Kmqc ? 結(jié)垢后的傳熱量為 ? ?2 2 2 2mq c t t? ???? ?? ???????? ? 588 2 16 2 30 1. 16 4 10 W? ? ? ? ?主講：魏高升 Dept. of Thermal Power Engineering － NCEPU m a x m inm a xm in270 160210 K270lnln160mttttt? ? ? ?? ? ? ???? ? 51 1 1 1 1 . 1 6 4 1 0 Wmq c t t? ???? ? ??? ? ? ?????解得 ℃ ? ?2 313t??? ? （ 2） 結(jié)垢前的對數(shù)平均溫差 結(jié)垢后的對數(shù)平均溫差 ? ? ? ?? ?? ?313 30 360 162238 K313 30ln360 162mt? ? ??? ? ???主講：魏高升 Dept. of Thermal Power Engineering － NCEPU mAk t? ??結(jié)垢前 結(jié)垢后 mAk t? ? ? ???5251 . 1 6 4 1 0 8 0 0 2 1 0 5 4 8 W /m K1 . 5 1 0 2 3 8mmktkt??? ? ? ? ?? ? ? ? ??? ? ? 結(jié)垢后的傳熱系數(shù) （ 3） 結(jié)垢后 換熱器單位面積的污垢熱阻 42d1 1 1 1 5 . 7 5 1 0 m K /W5 4 8 8 0 0r kk?? ? ? ? ? ? ?? 結(jié)垢后 換熱器總污垢熱阻 d 551 1 2 3 8 2 1 01 . 1 6 4 1 0 1 . 5 1 0mmttRA k A k ?????? ? ? ? ??? ??4= 10 K /W?主講：魏高升 Dept. of Thermal Power Engineering － NCEPU 2. 效能 – 傳熱單元數(shù)方法 ? ?? ? ? ?m in m a x12m inmmq c t tq c t t? ??????? 效能－傳熱單元數(shù)方法 （ Effectiveness－ Number of Transfer Units method） ， 簡寫為 ? NTU方法 。 （ 2） ? NTU 關(guān)系式 以順流為例 ， 假定熱流體熱容較小 ， 即 1 1 2 2mmq c q c?根據(jù)效能的定義 ， 1112tttt? ? ???????? ?1 1 1 2t t t t?? ?? ? ?? ? ?主講：魏高升 Dept. of Thermal Power Engineering － NCEPU 根據(jù)冷 、 熱流體的熱平衡 ， ? ? ? ?1 1 1 1 2 2 2 2mmq c t t q c t t? ?? ?? ?? ? ?112 2 1 122()mmqct t t tqc?? ? ? ??? ? ?? ?1 1 1 2t t t t?? ?? ? ?? ? ?111 2 1 2 1 222( ) ( ) 1 ( )mmqct t t t t tqc???? ? ?? ?? ? ?? ? ? ? ? ?????1 2 m 1 11 2 m 2 2()11()t t q ct t q c??? ?? ? ??? ? ?????? ??Δ Δ e xp ( )t t k A??? ???主講：魏高升 Dept. of Thermal Power Engineering － NCEPU m 1 1m 2 21 e x p ( ) 1 qckAqc????? ? ? ?????m 1 1m 2 21 e xp( )1kAqcqc????????????m 1 1m 1 m 2 2 m 1 1 m 2 21 1 1 1 qcq c q c q c q c???? ? ? ?????m 1 1m 1 1 m 2 2m 1 1m 2 21 e xp 11k A q cq c q cqcqc??? ??? ? ??? ??????????????NTU 主講：魏高升 Dept. of Thermal Power Engineering － NCEPU ? ?? ?m 1 1 m 2 2m 1 1 m 2 21 e x p N TU 11q c q cq c q c?? ? ???????該式為順流時(shí)換熱器效能 、 傳熱單元數(shù)和熱容比三者之間的函數(shù)關(guān)系式 。 主講：魏高升 Dept. of Thermal Power Engineering － NCEPU （ 3） 換熱器熱計(jì)算的 ? NTU 方法 A. 設(shè)計(jì)計(jì)算： 計(jì)算步驟： 根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)的要求 ， 給定冷 、 熱流體的質(zhì)量流量 和 4個(gè)進(jìn) 、 出口溫度中的 3個(gè) ， 需確定換熱器的型式 、 結(jié)構(gòu) ， 計(jì)算傳熱系數(shù) k、 換熱面積 A、 流動(dòng)阻力及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等 。 12,mmqq 12,tt??12,tt?? ?? 計(jì)算步驟： (a) 先假設(shè)熱容量較小流體的出口溫度 ， 用熱平衡方程式求出另一個(gè)流體的出口溫度； 主講：魏高升 Dept. of Thermal Power Engineering － NCEPU (c) 根據(jù)已知傳熱面積 、 總傳熱系數(shù)和較小側(cè)熱容可直接求出換熱器的傳熱單元數(shù) NTU： (e) 由效能直接求出小熱容側(cè)流體的出口溫度 ， 再由能量守恒關(guān)系式得到另一個(gè)出口溫度 ； (b) 計(jì)算換熱面兩側(cè)的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) ， 進(jìn)而求得傳熱系數(shù) k ； 12,hhm i nN T U()mpkAqc? (d) 根據(jù)換熱器的結(jié)構(gòu)和流動(dòng)方式選擇相應(yīng)的函數(shù)關(guān)系式或圖線 ， 求出換熱器效能 ? ?? ?m inm a xNT U, mmqcfqc???? ????? ? m a x12tttt?? ???????主講：魏高升 Dept. of Thermal Power Engineering － NCEPU (e) 與假設(shè)的出口溫度 比較 ， 如果相差較大 ,再重新假設(shè) ， 重復(fù)上述計(jì)算 ， 直到滿意為止 。 主講：魏高升 Dept. of Thermal Power Engineering － NCEPU 主講：魏高升 Dept. of Thermal Power Engineering － NCEPU 主講：魏高升 Dept. of Thermal Power Engineering － NCEPU 用溫度為 60℃ 、 流量為 32 t/h 的地?zé)崴膳?。 兩側(cè)允許壓降均為 50 kPa。 用此 t2?值重復(fù)上述計(jì)算過程 ， 可得 ?1 = kW, ?2 = kW 這兩個(gè)換熱量非常接近 ，說明 36 ℃ 是正確的 t2?值 。 然后再根據(jù)熱平衡關(guān)系式求出熱水出口溫度 t1?＝ ℃ 及換熱量 ?＝ 334 kW。 前面換熱器阻力計(jì)算結(jié)果表明 ， 兩側(cè)流體的流動(dòng)阻力均遠(yuǎn)低于允許值 ， 可以采用提高流速方法強(qiáng)化傳熱 。 （ 2）對于有相變的情況，流阻造成的流體壓力的改變，將明顯影響其工作的飽和溫度，從而改變冷熱流體之間的溫差。 （ 2） 掌握換熱器熱計(jì)算的基本概念： 對數(shù)平均溫差 、 換熱器效能 、 換熱器傳熱單元數(shù) 及 污垢熱阻 等； mk A t? ??? ?1 1 1 1mpq c t t? ? ????? ?2 2 2 2mpq c t t? ?? ??