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噶米热交换器传热计算的基本方法
1、战鼓一响，法律无声。——英国 2、任何法律的根本；不，不成文法本 身就是 讲道理 ……法 律，也 ----即 明示道 理。— —爱·科 克
3、法律是最保险的头盔。——爱·科 克 4、一个国家如果纲纪不正，其国风一 定颓败 。—— 塞内加 5、法律不能使人人平等，但是在法律 面前人 人是平 等的。 ——波 洛克
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第1章热交换器热计算的基本原理解析
1.2.4 流体比热或传热系数变化时的平均温差
（1）流体的比热随温度变化 分段计算
（2）传热系数变化
一般工程计算可将换热器中各部分的传热系数视 为常量，如传热系数确变化较大，仍可采用分段法
1.3 传热有效度
最大可能传热量Qmax
面积无穷大，且流体流量、进口温度与实际换热器 相同的逆流换热器所能达到的传热量极限值。(P24) 热流体冷却至t2’、或冷流体加热至t1’。只有热容量小 的流体能实现这一变化
Q Wmin (t1 ' t2 ')
1.3.2 顺流和逆流时的传热有效度
顺流时的传热有效度(P24和25)
1
exp
KF Wmin
(1 Wmin Wmax
)
1 Wmin
Wmax
定义传热单元数 NTU （number of transfer unit）
NTU KF Wmin
反映热交换器传热能 力大小，无因次量
在无相变情况下还可结合比热的定义，改写为
t1 "
t2 "
Q M1 C1dt M2 C2dt
t1 '
t2 '
C1、 C2---两流体的定压比热, J/(kg ·℃)
简化计算,取在t’’与t’温度范围内平均比热
Q M1c（1 t1"-t1 '）=M 2c（2 t2"-t2 '）
Mc 称为热容量(W/℃) ，用W 表示
顺流，无相变
逆流，无相变
热流体冷却，相变，冷却
冷流体加热，相变，加热
热流体部分相变
一般情况，传热温差处处不等，所以需要计算 在整个换热面积内的平均温差。分为算术平均温差、 对数平均温差、积分平均温差等。
热交换器的换热量计算公式
热交换器的换热量计算公式热交换器是一种用于在两种流体之间传递热量的设备。
它通常由管束、壳体和传热表面组成，通过这些传热表面，热量可以从一个流体传递到另一个流体。
在工业生产中，热交换器广泛应用于加热、冷却和热回收等领域，因此了解热交换器的换热量计算公式对于工程师和设计师来说至关重要。
换热量是热交换器的一个重要参数，它描述了在热交换器中传递的热量大小。
换热量的计算可以通过热交换器的传热表面积和传热系数来进行。
传热表面积是热交换器中用于传递热量的表面积，传热系数则描述了流体在传热表面上传递热量的效率。
换热量的计算公式可以表示为：Q = U × A ×ΔTlm。
其中，Q表示换热量，U表示传热系数，A表示传热表面积，ΔTlm表示对数平均温差。
传热系数U是描述流体在传热表面上传递热量效率的参数，它的大小取决于流体的性质、传热表面的材质和结构等因素。
通常情况下，传热系数可以通过实验测定或者根据经验公式进行估算。
在实际工程中，传热系数的确定往往需要考虑多种因素，因此需要进行综合考虑和分析。
传热表面积A是描述热交换器中用于传递热量的表面积的参数，它的大小取决于热交换器的结构和设计。
传热表面积的计算通常需要考虑传热表面的形状、布置方式、数量等因素，因此在热交换器的设计和选择中，需要进行详细的计算和分析。
对数平均温差ΔTlm是描述流体在热交换器中传递热量的温差的参数，它的大小取决于流体的温度和流速。
对数平均温差的计算通常需要考虑流体的进出口温度差、流体的温度分布等因素，因此在热交换器的运行和设计中，需要进行详细的温度场分析和计算。
在实际工程中，热交换器的换热量计算需要考虑多种因素，包括传热系数、传热表面积、对数平均温差等参数。
同时，还需要考虑流体的性质、温度分布、流速等因素。
因此，在热交换器的设计和运行中，需要进行详细的计算和分析，以确保热交换器的换热性能达到预期的要求。
总之，热交换器的换热量计算是热交换器设计和运行中的重要问题，它涉及多种参数和因素的综合考虑和分析。
完整版换热器计算步骤
完整版换热器计算步骤换热器是一种常见的热交换设备，常用于将热能从一个流体传递给另一个流体。
换热器的设计需要进行一系列的计算步骤，以确保其正常运行和高效工作。
下面是一个完整版的换热器计算步骤，包括设计要素、计算公式和实际操作。
设计要素：1.温度：确定进口和出口的流体温度2.流量：计算流体的质量流量，即单位时间内通过换热器的物质量3.效率：计算换热器的传热效率，即输入热量与输出热量之间的比值4.压降：计算流体在换热器中的压降，以确保流体能够正常流动计算步骤：1.确定换热器的类型：换热器可以分为三类，即管壳式换热器、管束式换热器和板式换热器。
选择适合的类型要考虑流体的性质、压力、温度和流量等因素。
2.确定流体的物性参数：包括热导率、比热容和密度等参数。
这些参数可以通过查阅资料或实验测量得到。
3.计算传热面积：传热面积是换热器的一个重要参数，可以通过传热率和传热温差来计算。
传热率可以通过查表或经验公式计算得到。
4.计算输出温度：根据换热器的效率和输入温度，可以计算出输出温度。
效率可以根据使用经验或理论估计。
5.计算流体的质量流量：通常需要根据应用的需求确定流体的质量流量。
质量流量可以通过测量或经验公式计算得到。
6.计算传热面积：传热面积决定了换热器的尺寸和成本，一般需要通过经验公式或计算得到。
7.计算压降：压降是换热器设计的一个关键参数，需要根据应用的压力要求和流体的性质计算得到。
压降过大会导致流体流速降低，影响传热效率。
8.确定流体流向：根据应用需求和设计要求选择流体的进出口方向。
实际操作：1.收集流体数据：收集流体的压力、温度和流量等数据。
2.计算换热面积：根据选择的换热器类型和待换热流体的数据，计算换热器的传热面积。
3.计算输出温度：根据输入温度、效率和换热器的传热特性，计算输出温度。
4.计算质量流量：根据应用需求和设计要求计算流体的质量流量。
5.计算压降：根据流体的性质和流动条件计算压降。
6.确定流体流向：根据应用需求和设计要求确定流体的进出口方向。
传热过程常用计算方法
传热过程常用计算方法6.2.2.1 换热器热工计算的基本公式换热器热工计算的基本公式为传热方程式和热平衡方程式。
（1）传热方程（6-12）式中，Δt m为换热器的平均温差，是整个换热面上冷热流体温差的平均值，它是考虑冷热两流体沿传热面进行换热时，其温度沿流动方向不断变化，故温度差Δt也是不断变化的。
它不能像计算房屋的墙体的热损失或热管道的热损失等时，都把其Δt作为一个定值来处理。
换热器的平均温差的数值，与冷、热流体的相对流向及换热器的结构型式有关。
（2）热平衡方程式（6-13）式中 G1，G2：热、冷流体的质量流量，kg/s；c1,c2：热、冷流体的比热，J/（kg·℃）；t1′、t2′：热、冷流体的进口温度，℃；t1″、t2″：热、冷流体的出口温度，℃；G1c1，G2c2：热、冷流体的热容量，W/℃。
即各项温度的角标意义为：“1”是指热流体，“2”是指冷流体；”′”指进口端温度，”″”指出口端温度。
6.2.2.2 对数平均温差法应用对数平均温差法计算的基本计算公式如式(6-12)所示，式中平均温差对于顺流和逆流换热器，由传热学可得，均为：（6-14）由于温差随换热面变化是指数曲线，顾流与逆流相比，顺流时温差变化较显著，而逆流时温差变化较平缓，故在相同的进出口的温度下，逆流比顾流平均温差大。
此外，顾流时冷流体的出口温度必然低于热流体的出口温度，而逆流则不受此限制。
故工程上换热器一般都尽可能采用逆流布置。
逆流换热器的缺点是高温部分集中在换热器的一端。
除顺流、逆流外，根据流体在换热器中的安排，还有交叉流、混合流等。
对于这些其它流动形式的平均温差，通常都把推导结果整理成温差修正系数图，计算时，先一律按逆流方式计算出对数平均温差，然后按流动方式乘以温差修正系数。
用对数平均温差法计算虽然较精确，但稍显麻烦。
当Δt′/Δt″<1.7时，用算术平均温差代替对数平均温差的误差不超过2.3%，一般当Δt′/Δt″<2时，即可用算术平均温差代替对数平均温差，这时误差小于4%，即Δt m=（Δt′+Δt″）/26.2.2.3 效能-传热单元数法（ε-NTU法）换热器热工计算分为设计和校核计算，它们所依据的都是式(6-12)、(6-13)。
热交换的计算
热效率
01
表示热交换设备的有效能量转换比例，即设备输出的有用能量
与输入的总能量之比。
热效率的数值范围
02
通常在0到1之间，表示设备能量转换效率的高低。
影响因素
03
设备的设计、制造质量、运行工况以及操作条件等都会影响热
效率。
热效率的计算公式
公式
热效率 = （有效能量/总能量）× 100%
应用场景
用于评估热交换设备的性能，指导设备选型、优化和节能改造。
热交换器的设计原则
高效换热
选择合适的换热器类型和材料，优化换热面 积和流道设计，提高换热效率。
经济合理
在满足换热要求的前提下，尽量降低制造成 本和维护成本。
稳定可靠
保证换热器的稳定性和可靠性，确保长期运 行无故障。
环保节能
采用环保材料和节能技术，减少能源消耗和 排放。
热交换器的优化设计
数值模拟
利用数值模拟软件对换热器进行模拟 分析，优化流道和换热元件的设计。
实验研究
通过实验研究验证换热器的性能，并 根据实验结果对设计进行优化。
强化传热
采用强化传热技术，如振动、超声波 、电场等，提高换热效率。
多目标优化
综合考虑多个目标函数，如换热效率 、成本、体积等，进行多目标优化设 计。
05
CATALOGUE
热交换的实验研究
实验目的
01
02
03
验证热交换理论
通过实验研究，验证热交 换理论的正确性和实用性 。
02
03
04
空调系统
通过冷热交换实现室内温度的 调节。
工业制程
在化工、制药、食品加工等领 域，利用热交换进行物料加热
换流器热量及面积计算公式
换流器热量及面积计算公式换流器（也称为热交换器或换热器）是一种设备，用于将热量从一个介质传递给另一个介质，从而实现热能的转移。
在工业和建筑领域，换流器广泛应用于空调系统、冷却塔、石油炼化等领域。
换流器的热量和面积计算是设计换流器时必不可少的一步。
下面将介绍两种常用的换流器热量和面积计算公式。
1.热量换算公式：换热器的热量计算通常使用传热的基本公式：Q=U×A×ΔTm其中，Q表示换热器的热量传输量（单位为热量单位/时间，如瓦特或千瓦），U是换热系数（单位为热导率乘以传热面积除以传热距离），A是传热面积（单位为平方米），ΔTm是温度差（单位为摄氏度或开尔文）。
热传导系数（U）是换热器设计的重要参数，它代表了换热介质的传热特性。
根据具体的换热器类型和传热介质，U的计算方法有所不同。
以下是一些常用的U计算方法：-对于管壳式换热器：U=1/[（1/h1）+（ΣRi）+（1/h2）]其中，h1和h2分别是冷介质和热介质的对流传热系数，ΣRi是壳程内的热阻总和。
-对于板式换热器：U=1/[（1/h1）+(1/h2）+（ΣRi）]其中，h1和h2分别是冷介质和热介质的对流传热系数，ΣRi是板内的热阻总和。
需要注意的是，这里的对流传热系数（h）和壳程或板内的热阻（Ri）通常需要通过实验或文献资料获得。
-对于其他类型的换热器，需要根据具体的情况选择相应的换热系数计算方法。
2.面积计算公式：换热器的面积计算方法与热量计算有关，可以根据热量换算公式中的公式进行求解。
假设我们已经知道了换热量（Q）、热传导系数（U）和温度差（ΔTm），则面积（A）可以通过如下公式计算：A=Q/(U×ΔTm)这个公式也可以反过来使用，即通过已知的面积和热传导系数来计算热量：Q=U×A×ΔTm需要注意的是，这里的单位需要保持一致。
如果使用的是国际单位制（如瓦特、米、摄氏度等），则公式中的计算结果也是以国际单位制表示的。
换热器的传热及阻力计算
逆流的 tm 最大，顺流则最小；
(2)顺流时 t1 t2 ，而逆流时，t2 则可能大于 t1 ，可见，
逆流布置时的换热最强。
Ti
dq
T
In
dT1
Ti
To
T dq
dT2
ddTTc2
Out
In
ddTTh1
To
Out
(3) 一台换热器的设计要考虑很多因素，而不仅仅是换热 的强弱。比如，逆流时冷热流体的最高温度均出现在换热 器的同一侧，使得该处的壁温特别高，可能对换热器产生 破坏，因此，对于高温换热器，又是需要故意设计成顺流。
假设换热器向外界散热不计。则三式相等。
§ 2.2 换热器传热计算的基本方法 和步骤
• 换热器的热计算的内容 • 换热器的基本方法及步骤
平均温差法 效率单元数(-NTU)法
一、换热器的传热计算内容
1、两种类型的设计
(1)设计计算：设计一个新的换热器，以确定所需的换热面积。 (2)校核计算：核算已有换热器在非设计工况下的传热性能 。
W2 t2 t2 Wmint1 t2
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
q qmax Wmin T1 T2
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 qm1c1 qm2c2 Wmin W1 ，则有
kA Wm in
(1
Cr
)
1 Cr
换热器效能公式中的 kA 依赖于换热器的设计，Wmin 则依赖
于换热器的运行条件，因此，kA Wmin 在一定程度上表征了换