熱交換器傳熱計(jì)算的基本方法(已改無錯(cuò)字)
2023-06-26 21:33:33 本頁(yè)面
【正文】 在每個(gè)小段中的傳熱溫差可以采用對(duì)數(shù)平均溫差或者算數(shù)平均溫差的方法計(jì)算。 如果在討論的溫度范圍內(nèi)，比熱隨溫度有顯著變化時(shí) （大于 2～ 3倍） 應(yīng)用 積分平均溫差 來計(jì)算。 計(jì)算步驟 ： (1)作 Qt圖 。 (2)將 Qt圖分段，計(jì)算△ Qi。 (3)求出各段的對(duì)數(shù)平均溫差或者算數(shù)平均溫差； (4)計(jì)算積分平均溫差。 iiitkQF???各段的傳熱面 總傳熱面 ?? ??? ni iiitKQF1mtKQF??? ??? ????ni imtt1i n tni ???? ??ni itKnQF11? ??? ??? ni imtnt1in t 1mtKQF??使用情況 （ 1） 當(dāng)熱交換過程，一種流體處于冷卻并冷凝，過冷，或加熱并沸騰過熱時(shí)，相當(dāng)于比熱發(fā)生劇烈變化的情況，應(yīng)當(dāng)考慮分段計(jì)算。 （ 2）當(dāng)熱流體含有不凝結(jié)氣體，這時(shí)所放出的熱量不與溫度的變化成正比，這時(shí)也應(yīng)當(dāng)分段計(jì)算平均溫差。 如果傳熱系數(shù)變化確實(shí)較大，那么我們?nèi)钥梢圆捎梅? 段計(jì)算的方法，把每段的傳熱系數(shù)視作常數(shù)，分段計(jì) 算平均溫差和傳熱量。 iiii FtKQ ??? — 某段傳熱量 iQ?iK — 某段傳熱系數(shù) — 某段 平均溫差 it?iF — 某段傳熱面積 ????nii1如果傳熱系數(shù)隨溫差△ t成 線性 變化，或 K隨兩流體中任 一種流體溫度成線性變化 時(shí)，對(duì)于順流或逆流都可以用下式： tKtKtKtKFQ??????????????????ln式中： 處的傳熱系數(shù)和兩流體溫差； 處的傳熱系數(shù)和兩流體溫差。 tK ???, 0?xFtK ?????, FF x ?對(duì)于 其他流型 ，可在乘以溫差修正系數(shù) ， 、 為按逆流情況計(jì)算的端部溫差。 ? t?? t??『 例 』 有一蒸氣加熱空氣的熱交換器，它將質(zhì)量流量為 21600kg/h的空氣從 10℃ 加熱到 50℃ 。空氣與蒸氣逆流，其比熱為 (kg℃), 加熱蒸氣為壓力P=,溫度為 140℃ 的過熱蒸氣，在熱交換器中被冷卻為該壓力下的飽和水。試求其平均溫差。 解 ：由水蒸氣的熱力性質(zhì)表得 飽和溫度 ts=℃ ；飽和蒸氣焓 i″=2707kJ/kg 過熱蒸氣焓 i′=2749kJ/kg。 汽化潛熱 r=2202kJ/kg 熱交換器的傳熱量： ? ?sKJttcMQ/3 6 0 02 1 6 0 02222??????????? ????蒸氣耗量： ? ?? ?riiMQ ?????? 1sKgrii QM / ??????????過熱蒸氣的 冷卻段 放出的熱量： ? ?? ?sKJiiMQ/2 7 0 72 7 4 91 0 9 11?????????過熱蒸氣 冷凝段 放出的熱量為： sKJrMQ/ 4 02 2 0 21 0 9 12????求取平均溫度 分段分界處的空氣溫度 ta ?????? ??? 2222 ttcMQ a? ?,3 6 0 02 1 6 0 0 4 0????aatt冷卻段 的平均溫差 : ? ?50140ln)(501401 ???????? tm i nm a xm i nm a x1lntttttm???????冷凝段 的平均溫差為 : ? ?)(2 ???????? t總的平均溫差： ? ? 891i n t ?????????ni iimtt傳熱有效度的定義 第三節(jié) 傳熱有效度 熱交換器最大可能的傳熱量 Qmax： 一個(gè) 面積 為無窮大 且其流體流量和進(jìn)口溫度與實(shí)際熱交換器的流量和進(jìn)口溫度相同的 逆流型 熱交換器所能達(dá)到的傳熱量的極限值。 ?????? ???? 21m i nm a x ttWQ傳熱有效度 ：實(shí)際傳熱量 Q與最大可能傳熱量之比Qmax稱為傳熱有效度。 m a x??如果 時(shí) ， m in1 WW ?2111tttt????????如果 時(shí) ， m in2 WW ????????2122tttt?綜合統(tǒng)一寫成 ： ?????? ????21m a xttt??說明： （ 1 ）無因次； （ 2 ） 小于 1； （ 3）、 已知 ε 已知 t1’ t2’ )( 21m in???? ttWQ ?t1’’ t2’’ 熱平衡方程 順流和逆流時(shí)的傳熱有效度 1 1 2 2mmq c q c?順流 假設(shè) 則有 1 1 1 2()t t t t?? ?? ? ?? ? ?① 根據(jù)熱平衡式得 ： 1 1 1 1 2 2 2 2( ) ( )mmq c t t q c t t? ?? ?? ?? ? ?112 2 1 122()mmqct t t tqc?? ? ? ??? ? ? ② 式①， ②相加： 11121 2 2 21 ( 1 )mmqcttt t q c??? ???? ? ????整理 ： 由上一節(jié)知道 1212kAtt ett???? ??? ????111 2 1 2 1 222( ) ( ) ( 1 ) ( )mmqct t t t t tqc?? ? ?? ?? ? ?? ? ? ? ? ?111 1 2 2 1 2 1 222( ) ( ) ( ) ( )mmqct t t t t t t tqc??? ?? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ?11221 ( 1 )kA mmqceqc? ??? ? ?11221 e xp( )1 mmkAqcqc??????111 1 2 211221 e
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