【正文】 3 . 1 3 2 5 ) C ( 6 0 4 5 ) C ]? ? ? ? ?? ? ?? ? ? ?主講：魏高升 Dept. of Thermal Power Engineering － NCEPU 由以下兩式分別求出兩個(gè)換熱量 ?1? = qm2c2 ( t2?? t2? ) = 27?103 kg / 3 600 s ? kJ/(kg ?K) ?(45?25) ℃ ＝ kW ?2? = kA ?tm = 2 475 W/(m2?K) ? m2 ? ℃ ＝ kW 二者相差太大 ， 顯然該假設(shè) t2?＝ 45 ℃ 不正確 ， 必須修改 t2?的假設(shè)值并重復(fù)上述計(jì)算過程： 主講：魏高升 Dept. of Thermal Power Engineering － NCEPU 假設(shè) t2?＝ 31 ℃ ， 重復(fù)上述計(jì)算過程 ， 結(jié)果如下： u2 = 4 m/s, 2e224242udRe???0 . 6 1 0 . 4 222 f fe0 .3 1 6 5 1 3 W /( m K )h R e P rd?? ? ? t2m＝ 28 ℃ ， ?2 = kg/m3， ?2 = 2 W/(m?K)，?2 = ? 10－ 6 m2/s， Pr 2= 冷水： 熱水： t1m＝ ℃ ， ?1 = kg/m3， ?1 = W/(m?K)， ?1 = 5?10－ 6 m2/s， Pr1= 221 1 2 211( ) 5 4 . 9 Cmpmpqct t t tqc?? ? ?? ?? ? ? ? ?主講：魏高升 Dept. of Thermal Power Engineering － NCEPU u1 = 8 m/s， 1e1 210 . 4 4 6 8 m /s 0 . 0 0 9 6 m 8 6 2 20 . 4 9 7 5 m /sudRe??? ? ?0 . 6 1 0 . 3 211 f fe0 .3 1 7 4 4 8 W /( m K )h R e P rd?? ? ? 總傳熱系數(shù)： 121 2 p f( 1 / 1 / ) 24 58 W /( m K )k h h R R ?? ? ? ? ? ?又一次得到兩個(gè)不同的換熱量值 ： ?1 = qm2c2 ( t2?－ t2? ) = kW ?2 = kA ?tm = kW 根據(jù)兩次得到的兩個(gè)不同換熱量值作圖 ： 主講：魏高升 Dept. of Thermal Power Engineering － NCEPU 兩條直線的交點(diǎn)可查到比較接近于實(shí)際的 t2?＝ 36 ℃ 。 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 。最終換熱量可取 ? ?2的算術(shù)平均值 ， 即 kW。 最后作換熱器流動(dòng)阻力校核計(jì)算： 主講：魏高升 Dept. of Thermal Power Engineering － NCEPU 熱水側(cè)： f1 =＝ 21111eΔ2Lupfd??320 . 8 m 9 8 6 . 8 k g /m ( 0 . 4 4 6 8 m /s )1 . 2 1 6 1 5 . 6 4 3 k P a0 . 0 0 9 6 m 2?? ? ? ? 冷水側(cè)： f2 = ＝ / 4 242 ＝ 22222eΔ 8 . 3 0 5 k Pa2Lupfd?? ? ?兩側(cè)流體的壓降均遠(yuǎn)低于允許值 ， 可以采用提高流速或其它方式強(qiáng)化傳熱 。 主講：魏高升 Dept. of Thermal Power Engineering － NCEPU 2. ? NTU 方法 仍假設(shè)冷流體的出口溫度 t2?= 45 ℃ ， 用與平均溫差法完全相同的計(jì)算步驟求出總傳熱系數(shù) k值 ， 11 2 p f( 1 / 1 / )k h h R R ?? ? ? ? 22 47 5 W /(m K)?? 求出相應(yīng)的傳熱單元數(shù) 223222 4 7 4 . 5 W /( m K ) 5 . 5 9 7 mN TU 0 . 4 4 27 . 5 k g /s 4 . 1 7 4 1 0 J /( k g K ) mkAqc??? ? ?? ? ? 兩側(cè)流體的熱容比 m 2 2 m 1 17. 5 kg / s 4 17 4 J/ ( kg K ) 8. 89 k g/s 4 17 4 J/( k g K ) 0. 84 38q c q c? ? ? ? ??主講：魏高升 Dept. of Thermal Power Engineering － NCEPU 把以上兩個(gè)數(shù)據(jù)代入逆流時(shí)的 ? NTU關(guān)系式 m 2 2 m 1 1m 2 2 m 1 1 m 2 2 m 1 11 e x p [ N TU ( 1 ) ] 0 . 3 1 41 ( ) e x p [ N TU ( 1 ) ]q c q cq c q c q c q c? ? ? ???? ? ?按照效能的定義 2 2 21225 0 .3 1 46 0 2 5 t t ttt??? ? ????? ? ???得到 t2?= ℃ 該值與假設(shè)的 45 ℃ 差距較大 ， 以此值作為新的假設(shè)值再迭代一次 ， 結(jié)果 t2?＝ 36 ℃ ， 為冷水出口溫度 。 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。 主講：魏高升 Dept. of Thermal Power Engineering － NCEPU 對(duì)比上述兩種計(jì)算方法可以看出 ， 無論采用 平均溫差法 還是采用 ? NTU方法 ， 作校核計(jì)算時(shí)都需要進(jìn)行迭代 。 然而采用 ? NTU方法時(shí) ， 雖然假設(shè)的出口溫度距離正確值比較遠(yuǎn) ， 但只通過一次迭代計(jì)算就得到了基本正確的出口溫度數(shù)值 ， 其計(jì)算量明顯小于 平均溫差法 。 這正是 ? NTU方法的優(yōu)點(diǎn) 。 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 。一般對(duì)流換熱的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)與流速間存在低于 1（ 湍流時(shí)多為 ~ ） 的冪指數(shù)關(guān)系 ， 但是流動(dòng)阻力隨流速的變化將近 2次方的冪指數(shù)關(guān)系 ， 這說明利用提高流速改善傳熱的同時(shí) ， 阻力將以高得多的速率增長 。 這一矛盾是強(qiáng)化傳熱設(shè)計(jì)需要解決的主要問題之一 。 主講：魏高升 Dept. of Thermal Power Engineering － NCEPU 換熱器的流動(dòng)阻力計(jì)算 一、流阻計(jì)算的作用： （ 1）判斷流體流過所設(shè)計(jì)的換熱器的總阻力是否在允許范圍內(nèi)，或據(jù)此確定泵送流體流過換熱器所需的壓頭，以便對(duì)輸送流體的機(jī)械作出選擇。 （ 2）對(duì)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。傳熱計(jì)算中要考慮這一變化對(duì)傳熱的影響。 主講：魏高升 Dept. of Thermal Power Engineering － NCEPU 二、泵送流體流過換熱器所需的泵功 P： mqpP???流體流經(jīng)換熱器所克服的兩類阻力： 沿程摩擦阻力 進(jìn)口、轉(zhuǎn)彎、截面突變等局部阻力 主講：魏高升 Dept. of Thermal Power Engineering － NCEPU 三、換熱器的沿程摩擦阻力 2 ( , )42c e aeep ud RLu dd?? ?????( , , , , )c eap u d RL??? ??表面粗糙度 022 ( R e , / )422caeepf f R dL u ud????? ? ??摩擦因子 : 主講：魏高升 Dept. of Thermal Power Engineering － NCEPU 根據(jù)換熱面的流阻特性 ,由雷諾數(shù)可確定其摩擦因子 ,然后可計(jì)算沿程摩擦阻力 22aapu????2 42c euLpfd?? ? ?四、換熱器的局部阻力 局部阻力系數(shù) 22aaup ????主講：魏高升 Dept. of Thermal Power Engineering － NCEPU 五、換熱器總流阻及泵送功耗 cap p p? ? ? ? ???332233332 3 2 34224 R e R e22m m mc a aec a ae e eq p g gfLP A AdfLAAd d d?? ? ???????? ? ? ? ???????總流阻 泵送功耗 ?密度越大功耗越小（氣體的泵送功耗比液體大得多） ?正比于質(zhì)量流速和雷諾數(shù)的 3次方 ?各部分流阻的相對(duì)大小對(duì)換熱面芯體流速分布的均勻性產(chǎn)生很大影響。 主講：魏高升 Dept. of Thermal Power Engineering － NCEPU 第二章 小結(jié) 重點(diǎn)掌握以下內(nèi)容： （ 1） 熟悉換熱器的類型及特點(diǎn)； （ 3） 靈活運(yùn)用換熱器的基本計(jì)算公式： （ 4） 會(huì)利用換熱器熱計(jì)算的平均溫差法和效能－傳熱單元數(shù)法進(jìn)行換熱器的設(shè)計(jì)計(jì)算與校核計(jì)算 。 （ 2） 掌握換熱器熱計(jì)算的基本概念： 對(duì)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? ?? ???