化工原理第五章传热过程计算与换热器
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传热过程的计算
第五节 传热过程的计算化工生产中广泛采用间壁换热方法进行热量的传递。
间壁换热过程由固体壁的导热和壁两侧流体的对流传热组合而成，导热和对流传热的规律前面已讨论过，本节在此基础上进一步讨论传热的计算问题。
化工原理中所涉及的传热过程计算主要有两类：一类是设计计算，即根据生产要求的热负荷，确定换热器的传热面积；另一类是校核计算，即计算给定换热器的传热量、流体的流量或温度等。
两者都是以换热器的热量衡算和传热速率方程为计算基础。
4-5-1 热量衡算流体在间壁两侧进行稳定传热时，在不考虑热损失的情况下，单位时间热流体放出的热量应等于冷流体吸收的热量，即：Q=Q c =Q h （4-59） 式中 Q ——换热器的热负荷，即单位时间热流体向冷流体传递的热量，W ； Q h ——单位时间热流体放出热量，W ； Q c ——单位时间冷流体吸收热量，W 。
若换热器间壁两侧流体无相变化，且流体的比热容不随温度而变或可取平均温度下的比热容时，式（4-59）可表示为()()1221t t c W T T c W Q pc c ph h -=-= （4-60） 式中 c p ——流体的平均比热容，kJ/（kg ·℃）； t ——冷流体的温度，℃； T ——热流体的温度，℃； W ——流体的质量流量，kg/h 。
若换热器中的热流体有相变化，例如饱和蒸气冷凝，则()12t t c W r W Q pc c h -== （4-61） 式中 W h ——饱和蒸气（即热流体）的冷凝速率，kg/h ； r ——饱和蒸气的冷凝潜热，kJ/kg 。
式（4-61）的应用条件是冷凝液在饱和温度下离开换热器。
若冷凝液的温度低于饱和温度时，则式（4-61）变为()[]()122t t c W T T c r W Q pc c s ph h -=-+= （4-62） 式中 c ph ——冷凝液的比热容，kJ/（kg ·℃）； T s ——冷凝液的饱和温度，℃。
化工原理_17换热器的传热计算
T2 T1 (T1 t1)
22
二、传热单元数法
（2）传热单元数 NTU 由换热器热平衡方程及总传热速率微分方程
dQ qm,hcphdT qm,ccpcdt K (T t)dS
对于冷流体 dt KdS
T t qm,ccpc
23
二、传热单元数法
积分上式得
t2 dt S KdS
(NTU )c t1 T t 0 qm,ccpc
11
一、平均温度差法
逆流：
采用逆流操作，若换热介质流量一定，则可 以节省传热面积，减少设备费；若传热面积一定， 则可减少换热介质的流量，降低操作费，因而工 业上多采用逆流操作。
并流：
若对流体的温度有所限制，如冷流体被加热 时不得超过某一温度，或热流体被冷却时不得低 于某一温度，则宜采用并流操作。
12
Qmax (qmcp )min (T1 t1)
较小者具 有较大温
差
换热器中可 能达到的最
大温差
式中 qmCp 称为流体的热容量流率，下标 min表 示两流体中热容量流率较小者，并称此流体为最
小值流体。
20
二、传热单元数法
若热流体为最小值流体，则传热效率为
qm,hcph (T1 T2 ) T1 T2
通常在换热器的设计中规定，t 值不应小
于0.8，否则值太小，经济上不合理。若低于此
值，则应考虑增加壳方程数，将多台换热器串
联使用，使传热过程接近于逆流。
18
二、传热单元数法
1. 传热效率ε 换热器的传热效率ε定义为
实际的传热量QT
最大可能的传热量Qmax
19
二、传热单元数法
定义最大可能传热量
基于冷流体的传热单元数
22
二、传热单元数法
（2）传热单元数 NTU 由换热器热平衡方程及总传热速率微分方程
dQ qm,hcphdT qm,ccpcdt K (T t)dS
对于冷流体 dt KdS
T t qm,ccpc
23
二、传热单元数法
积分上式得
t2 dt S KdS
(NTU )c t1 T t 0 qm,ccpc
11
一、平均温度差法
逆流：
采用逆流操作，若换热介质流量一定，则可 以节省传热面积，减少设备费；若传热面积一定， 则可减少换热介质的流量，降低操作费，因而工 业上多采用逆流操作。
并流：
若对流体的温度有所限制，如冷流体被加热 时不得超过某一温度，或热流体被冷却时不得低 于某一温度，则宜采用并流操作。
12
Qmax (qmcp )min (T1 t1)
较小者具 有较大温
差
换热器中可 能达到的最
大温差
式中 qmCp 称为流体的热容量流率，下标 min表 示两流体中热容量流率较小者，并称此流体为最
小值流体。
20
二、传热单元数法
若热流体为最小值流体，则传热效率为
qm,hcph (T1 T2 ) T1 T2
通常在换热器的设计中规定，t 值不应小
于0.8，否则值太小，经济上不合理。若低于此
值，则应考虑增加壳方程数，将多台换热器串
联使用，使传热过程接近于逆流。
18
二、传热单元数法
1. 传热效率ε 换热器的传热效率ε定义为
实际的传热量QT
最大可能的传热量Qmax
19
二、传热单元数法
定义最大可能传热量
基于冷流体的传热单元数
第五章 传热
传热速率 Q：单位时间传递的热量，J/s
热通量 q： 单位传热面积上的传热速率，J/m2s，矢量，方向为传热
面的法线方向
q
dQ
dA
等温面：温度相同的点组成的面
等温面 等温面 t+t
t
温度变化率：两等温面的温差与两等温面间的任一
n
距离之比 t
l
l
q
温度梯度 t ： 两等温面的温差与两等温面间的法向距离
b1 1 Am1 b2 2 Am2 b3 3 Am3
Q 3 t1 t4
总推动力 总热阻
bi i Ami
i 1
教材更正：
r1
r2
t2
0
r
b1 b2 b3
P141例5-4中每米管长的热损失计算式左边应 为Q，不应为Q/L，单位应为W，不应为W/m。
《化工原理》电子教案/第五章
16/141
金属， 非金属。
获取方法：查相关物性数据手册，如附录二～四。
《化工原理》电子教案/第五章
q
dQ dA
9/141
t n
三、一维平壁稳态热传导
1. 无限大单层平壁（无内热源）稳态导热
特点：属一维导热，A为常数， Q为常数
Q qA A t A dt 常数
主体平均温度
tm
t进
t出 2
膜温
tm
t壁
t主体 2
Re ul
或Gr
tgl3 2 2
《化工原理》电子教案/第五章
23/141
二、各种情形下的经验式
（一） 无相变时
1 、 管 内 层 流---传热主要以导热方式为主（有时有自然对流） 时
化工原理 传热计算
K 1 2 1 2
(2)污垢的影响
1 1 Rs1 b d1 Rs2 d1 1 d1
K 1
dm
d2 2 d2
(3)若两侧流体的对流传热系数相差较大，如α1>>α2,则
K≈α2，即总传热系数接近α较小的流体的对流传热系数。强 化传热的途径必须提高α小,即降低热阻大的流体的热阻。
（4）K 获取： 通过上述公式求算。 从有关手册和专著中获得，如《化工工艺设计手册》，
2500
45 22.5
20 50 20
=0.0004+0.00058+0.000062+0.000625+0.025 =0.0267 m2·K/W K=37.5 W/m2·K
（2）α1增大一倍,即α1=5000W/m2·K时传热系数
1
=0.0002+0.00058+0.000062+0.000625+0.025=0.0265 m2·K/W
K ''
K '' =70.4 W/m2·K
K值增加的百分率
K '' K 100% 70.4 37.5 100% 87.8%
K
37.5
由本例可以清楚地看到，要提高K值，就要设法减小主要热阻项。
关于总传热系数K的讨论：
(1)对于平壁或薄壁圆筒：有A1＝A2＝Am, 则:
1 1 b 1 1 1
4.4 传热计算
4.4.1 热量衡算－热负荷的计算
Cool fluid
Q放＝Q吸 Q损
Hot
fluid
若无相变，忽略热损失：
Q qm1cP1 (T1 T2 ) qm2cP2 (t2 t1 )
(2)污垢的影响
1 1 Rs1 b d1 Rs2 d1 1 d1
K 1
dm
d2 2 d2
(3)若两侧流体的对流传热系数相差较大，如α1>>α2,则
K≈α2，即总传热系数接近α较小的流体的对流传热系数。强 化传热的途径必须提高α小,即降低热阻大的流体的热阻。
（4）K 获取： 通过上述公式求算。 从有关手册和专著中获得，如《化工工艺设计手册》，
2500
45 22.5
20 50 20
=0.0004+0.00058+0.000062+0.000625+0.025 =0.0267 m2·K/W K=37.5 W/m2·K
（2）α1增大一倍,即α1=5000W/m2·K时传热系数
1
=0.0002+0.00058+0.000062+0.000625+0.025=0.0265 m2·K/W
K ''
K '' =70.4 W/m2·K
K值增加的百分率
K '' K 100% 70.4 37.5 100% 87.8%
K
37.5
由本例可以清楚地看到，要提高K值，就要设法减小主要热阻项。
关于总传热系数K的讨论：
(1)对于平壁或薄壁圆筒：有A1＝A2＝Am, 则:
1 1 b 1 1 1
4.4 传热计算
4.4.1 热量衡算－热负荷的计算
Cool fluid
Q放＝Q吸 Q损
Hot
fluid
若无相变，忽略热损失：
Q qm1cP1 (T1 T2 ) qm2cP2 (t2 t1 )
化工原理第五章传热过程计算与换热器
一．恒温差传热
T
t
tm T t
t
二．变温差传热
T
t1 0
T1
t1 浙江大学0本科生课程
过程工程原理
t
并流 t
0
T1 t2
t
A0 T1
T2 t2 t2
t
逆流 t
A0 第五章 传热过程计算与换热器
A T2
A T2 t1
A
13/25
§5.2.4 tm的计算
T1 t1
以冷、热流体均无相变、逆流流动为例：
t
T
11/2t5
1 1 b 1
T
KA 1 A1 Am 2 A2
Tw tw
考虑到实际传热时间壁两侧还有污垢热
阻，则上式变为：
t
1 1
KA 1 A1
Ra1
b
Am
Ra2
1
2 A2
浙江大学本科生课程 过程工程原理
第五章 传热过程计算与换热器
12/25
§5.2.4 tm的计算
Q KAtm
T1
T
浙江大学本科生课程 过程工程原理
第五章 传热过程计算与换热器
25/25
幻灯片2目录
习题课
浙江大学本科生课程 化工原理
第五章 传热过程计算与换热器
26/14
设 计 型
习题课 操作型 t1
LMTD法：
对数平均温差法
Q Ktm A
(1) T1
T2
Q mhc ph T1 T2 (2)
Q mc c pc t2 t1
浙江大学本科生课程
过程工程原理
第五章 传热过程计算与换热器
14/25
§5.2.4 tm的计算
《化工原理》传热计算
若不计热损失，则：热流体的放热量 = 冷流体的吸热量
Q = W1·Cp1·（T1－T2 ）= W2·Cp2·（t2－ t1） + W2 ·r
若热损失为Q损，则：
Q = W1·Cp1·（T1－T2 ）= W2·Cp2·（t2－ t1） + W2 ·r +Q损
（4）冷热流体均有相变
热流体的放热量 = W1 ·Cp1·（T1－T2 ）+ W1R 冷流体的吸热量 = W2 ·Cp2 ·（t2 － t1） + W2 ·r
1 1 1
K
i
o
设 1 10;2 1000 则
K 1
1
10
1 1 1 1
1 2 10 1000
现提高 α2 10000
则
K
1 11
1 2
1
1
1
10 10000
10
若提高 α1 100
K
1
1
1
1
1
1
100
则
1 2 100 1000
若 i o 则 K o
管壁外侧对流传热控制
四、平均温度差的计算
1、恒温差传热
壁面两侧进行热交换的冷热流体，其温度不 随时间及位置而变化。
2、变温差传热
采用对数平均值计算平均温度差（传热平均推 动力）。
(1) 并流
冷热流体流动方向相同。
tm并
t1 t2 ln t1
T1
t1 T2 t2
ln T1 t1
t2
T2 t2
(2) 逆流
Q热
T
TW 1
α1 S1
Q壁
TW
b
tw
λ Sm
Q冷
Q = W1·Cp1·（T1－T2 ）= W2·Cp2·（t2－ t1） + W2 ·r
若热损失为Q损，则：
Q = W1·Cp1·（T1－T2 ）= W2·Cp2·（t2－ t1） + W2 ·r +Q损
（4）冷热流体均有相变
热流体的放热量 = W1 ·Cp1·（T1－T2 ）+ W1R 冷流体的吸热量 = W2 ·Cp2 ·（t2 － t1） + W2 ·r
1 1 1
K
i
o
设 1 10;2 1000 则
K 1
1
10
1 1 1 1
1 2 10 1000
现提高 α2 10000
则
K
1 11
1 2
1
1
1
10 10000
10
若提高 α1 100
K
1
1
1
1
1
1
100
则
1 2 100 1000
若 i o 则 K o
管壁外侧对流传热控制
四、平均温度差的计算
1、恒温差传热
壁面两侧进行热交换的冷热流体，其温度不 随时间及位置而变化。
2、变温差传热
采用对数平均值计算平均温度差（传热平均推 动力）。
(1) 并流
冷热流体流动方向相同。
tm并
t1 t2 ln t1
T1
t1 T2 t2
ln T1 t1
t2
T2 t2
(2) 逆流
Q热
T
TW 1
α1 S1
Q壁
TW
b
tw
λ Sm
Q冷
化工原理.传热过程的计算
管内对流:
dQ2 b dAm (Tw tw )
dQ3 2dA2(tw－t)
对于稳态传热 dQ dQ1 dQ2 dQ3
总推动 力
dQ T Tw Tw tw tw t
T t
1
b
1
1b 1
1dA1 dAm 2dA2 1dA1 dAm 2dA2
总热阻
dQ T t 1
KdA
第五节 传热过程的计算
Q KAtm
Q — 传热速率，W K — 总传热系数，W /(m20C) A — 传热面积，m2 tm — 两流体间的平均温度差，0 C
一、热量衡算
t2 , h2
热流体 qm1, c p1
T1, H1
T2 , H 2
冷流体 qm2, cp2,t1, h1
无热损失：Q qm1H1 H 2 qm2 h2 h1
变形：
dQ dT
qm1 c p1＝常数
dQ dt
qm2c p2＝常数
d (T t) dT dt 常数 dQ dQ dQ
斜率＝dt t1 t2
dQ
Q
由于dQ KtdA
d(t) t1 t2
KtdA
Q
分离变量并积分：
Q KA t1 t2 ln t1 t2
tm
t1 t2 ln t1
t2
讨论：（1）也适用于并流 （2）较大温差记为t1，较小温差记为t2 （3）当t1/t2<2，则可用算术平均值代替
tm (t1 t2 ) / 2
（4）当t1＝t2，tm t1＝t2
结论： (1) 就提高传热推动力而言，逆流优于并流。 当换热器的传热量Q及总传热系数K相同的条 件下，采用逆流操作，所需传热面积最小。
化工原理_17换热器传热计算
KS qm,ccpc
27
二、传热单元数法
若热流体为最小值流体，则
1exp[(NTU)m in(1CR)]
1CR
式中
(NTU)min
KS Cmin
KS qm,hcph
CR
Cmin Cmax
qm,hcph qm,ccpc
28
二、传热单元数法
对于单程逆流换热器，可推导出传热效率与传热 单元数的关系为
若热流体为最小值流体，则传热效率为
qm,hcph(T1T2)T1T2
qm,hcph(T1t1) T1t1
若冷流体为最小值流体，则传热效率为
qm,ccpc(t2t1) t2t1
qm,ccpc(T1t1) T1t1
21
二、传热单元数法
若已知传热效率，则可确定换热器的传热 量和冷、热流体的出口温度
Q TQ m a x(q m c p )m in (T 1 t1 )
3
一、平均温度差法
1.恒温传热时的平均温度差 换热器中间壁两侧的流体均存在相变时，两
流体温度可以分别保持不变，这种传热称为恒温 传热。
Q TK S tK S(T-t)
热流体 温度
冷流体 温度
4
一、平均温度差法
2.变温传热时的平均温度差 （1）逆流和并流时的平均温度差
逆流
并流
5
一、平均温度差法
由热量恒算并结合假定条件①和②，可得
dQ dT
qm,hcph
常数
dQ dt
qm,c c pc
常数
6
一、平均温度差法
因此，Q ~ T 及 Q ~ t 都是直线关系，可分别
表示为
T mQk
t mQk
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5.4 传热效率和传热单元数
• 当传热系数K和比热cpc为常数时，积分上式可得
• 式中NTUc（Number of Transfer Unit）称为对冷流体而言的传热单 元数，Dtm为换热器的对数平均温差。
• 同理，以热流体为基准的传热单元数可表 示
• 在换热器中，传热单元数定义 为
5.4 传热效率和传热单元数
• 2．由选定的换热器型式计算传热系数K；
• 3．由规定的冷、热流体进出口温度计算参数e、CR； • 4．由计算的e、CR值确定NTU。由选定的流动排布型
式查取e—NTU算图。可能需由e—NTU关系反复计算 NTU；
• 5．计算所需的传热面积
。
5.5 换热器计算的设计型和操作型问题
• 例5-2 一列管式换热器中，苯在换热器的管内 流动，流量为1.25 kg/s，由80℃冷却至30℃； 冷却水在管间与苯呈逆流流动，冷却水进口温 度为20℃，出口温度不超过50℃。若已知换热 器的传热系数为470 W/（m2·℃），苯的平均 比热为1900 J/（kg·℃）。若忽略换热器的散 热损失，试分别采用对数平均温差法和传热效 率—传热单元数法计算所需要的传热面积。
• 如图5-4所示，按照冷、热流 体之间的相对流动方向，流体之 间作垂直交叉的流动，称为错流 ；如一流体只沿一个方向流动， 而另一流体反复地折流，使两侧 流体间并流和逆流交替出现，这
种情况称为简单折流。
•图 P2
•55
5.3 传热过程的平均温差计算
•通常采用图算法，分三步： •① 先按逆流计算对数平均温差Dtm逆； •② 求出平均温差校正系数φ；
•查图 φ
•③ 计算平均传热温差： • 平均温差校正系数 φ <1，这是由于在列管式换热器内增设了
•折流挡板及采用多管程，使得换热的冷、热流体在换热器内呈折 •流或错流，导致实际平均传热温差低于纯逆流时的Dtm逆。
5.3 传热过程的平均温差计算
• 3.不同流动排布型式的比较
• 进出口温度条件相同时，逆流的平均温差 最大，并流的平均温差最小，对于其他的流 动排布型式，其平均温差介于两者之间。
• 1.恒温差传热
• 在换热器中，间壁两侧的流体均存在相变时，两流 体温度分别保持不变，这种传热称为恒温差传热。在 恒温差传热中，由于两流体的温差处处相等，传热过 程的平均温差即是发生相变两流体的饱和温度之差。
• 2.变温差传热
• 若间壁传热过程中有一侧流体没有相变，则流体的 温度沿流动方向是变化的，传热温差也随流体流动的 位置发生变化，这种情况下的传热称为变温差传热。 在变温差传热时，传热过程平均温差的计算方法与流 体的流动排布型式有关。
•或
•（ 5-5
）
5.2.3 总传热系数与壁温计算
• 将a看作常数，因而求得的局部传热系数K‘亦为常数，不 随管长变化，而作为全管长上的总传热系数K ，故式（ 5-5）可改写为
•
选取不同的传热面积作为传热过程计算基准时，其总传热系数的数值
不同。因此，在指出总传热系数的同时，还必须注明传热面的计算基准
5.2.3 总传热系数与壁温计算
• 4.壁温的计算
• 在选用换热器的类型和材料时都需要知道间壁的壁温 ，根据式（5-2a）可以写出热流体侧的壁温计算式
• 由式（5-2b）和式（5-2c）同样可写出冷流体侧的壁 温计算式
• 以上关系式表明，当间壁的导热系数很大时，间壁两侧的壁面 温度可近似认为相等，而且间壁的温度接近于对流传热系数较大 一侧的流体温度。
• 3.传热效率和传热单元数的关系
•①逆流式换热 器
•热流体的 热容量较小
•冷流体的 热容量较小
•令
•则 上两式得通
式
•②并流换热 器
5.4 传热效率和传热单元数
e～NTU 关系
•图P257
5.5 换热器计算的设计型和操作型问题
• 两类计算所依据的基本方程都是热量衡算方程和传热速 率方程，计算方法有对数平均温差（LMTD）法和传热 效率—传热单元数（e-NTU）法两种。
• 在实际的换热器中应尽量采用逆流流动， 而避免并流流动。但是在一些特殊场合下仍 采用并流流动，以满足特定的生产工艺需要 。
• 采用折流和其他复杂流动的目的是为了提高 传热系数，然而其代价是减小了平均传热温差 。
5.4 传热效率和传热单元数
• 1.传热效率
• 换热器传热效率e的定义为实际传热速率Q与理论上 可能的最大传热速率Qmax之比
5.2.3 总传热系数与壁温计算
• 2.污垢热阻
• 如果间壁内、外两侧的污垢热阻分别用Rsi和Rso表示 ，则根据串联热阻的叠加原理，总传热热阻可以表示为
•
工业上常见流体污垢热阻的大致范围为0.9×10-4～17.6×10-4
（m2·K）/W 。
5.2.3 总传热系数与壁温计算
• 3.换热器中总传热系数的范围
5.2.3 总传热系数与壁温计算
• 讨论
• 强化空气侧的对流传热所提高的总传热系数 远较强化冷却水侧的对流传热的效果显著。因 此，要提高一个具体传热过程的总传热系数， 必须首先比较传热过程各个环节上的分热阻， 对分热阻最大的环节进行强化，这样才能使总 传热系数显著提高。
5.3 传热过程的平均温差计算
• 对于整个换热器，传热速率方程可写为
• (5• 式中K表示总平均传热系数，简称总1传a)热系数或
传热系数，W/（m2·℃）；A为换热器的总传热面积 ；Dtm表示冷热流体的平均传热温差，℃。
• 由传热热阻的概念，传热速率方程还可以写为
• 式中R=1/KA为换热器的总传热热阻，℃/W。
5.2.3 总传热系数与壁温计算
律 •内
•间
•侧
•壁
• (5 -
• (5 -
• 图5-2 套管换热器中的 传热过程
•外 •侧
• (5 -
5.2.3 总传热系数与壁温计算
• 在稳态条件下
•（
•利用式（5-2）和（5-3），可 得
5-3 ）
•（
5-4
•式中Q为换热器总传热面积上的传热速率，W；为传热的总推动）力，℃。
•对比式（5-1）和式（5-4），若以间壁外侧面为传热面积计算基准 ，则其局部传热系数为
•讨论 ：
• 1） Δtm虽是从逆流推导来的，但对并流和单侧传热也适用；
• 2）习惯上将较大温差记为Dt1，较小温差记为Dt2； • 3）当Dt1/Dt2<2时， Δtm可用算术平均值代替；工 程计算对于 误差<4%的情况可接受。即：
•4）当Dt1＝Dt2时，
5.3 传热过程的平均温差计算
• 2．错流和折流时的传热温差
。
•如对应于Ai的总传热系数Ki
5.2.3 总传热系数与壁温计算
• 对于内、外径分别为di和do，长为L的圆管，由于，总 传热系数Ko还可以表示为
• 式中dm表示管壁的平均直径，m。在工程上，一般以圆管外表面 作为传热过程中传热面积的计算基准。
• 对于厚度为b的平壁，由于内、外侧的传热面积相等 ，其总传热系数K可表示为
化工原理第五章传热过程计 算与换热器
5.1 传热过程分析
• 如图5-1所示，热流体通过间壁与冷流体进行 热量交换的传热过程分为三步进行：
• （1）热流体以对流传热方式将 热量传给固体壁面；
• （2）热量以热传导方式由间 壁的热侧面传到冷侧面；
• （3）冷流体以对流传热方式 将间壁传来的热量带走。
•
5.2.2 传热速率方程
• 如前图5-2所示，在换热器中，任取一微元段dl ，冷对 流应 体于 传间 递壁 热的量微的元传传热热速面率积可表dA示o，为热流体对
• (51)
• ——微分传热速率方 • 式中K'表示局部传热系数，W/（程m2·℃）；th
、tc分别为热流体和冷流体的局部平均温度，℃。
5.2.2 传热速率方程
•冷 流 体 •水 •水 •水 •水 •水 •气体 •水 •水 •水沸腾 •轻油沸腾 •重油沸腾
•总传热系数K，W/（m2·℃） •850 ～ 1700 •340 ～ 910 •60 ～ 280 •17 ～ 280 •1420 ～ 4250 •30 ～ 300 •455 ～ 1140 •60 ～ 170 •2000 ～ 4250 •455 ～ 1020 •140 ～ 425
• 1.设计型计算
• 对于设计型计算，既可以采用对数平均温差法，也可 以采用传热效率—传热单元数法
• LMTD法
5.5 换热器计算的设计型和操作型问题
• ①根据已知的三个端部温度，由热量衡算方的换热器型式计算传热系数K；
• ③由规定的冷、热流体进出口温度计算参数P、R；
•
在进行换热器的传热计算时，通常需要先估计传热系数。表
。 5-1列出了常见的•列管表5式-1 列换管热式换器热中器传中总热传系热系数数经的大验致值范的大致范围
围
•热 流 体 •水 •轻油 •重油 •气体 •水蒸气冷凝 •水蒸气冷凝
•低沸点烃类蒸汽冷凝（常压） •高沸点烃类蒸汽冷凝（减压）
•水蒸气冷凝 •水蒸气冷凝 •水蒸气冷凝
• 图5-2为一稳态逆流操作 的套管式换热器，热流体走 管内，冷流体走环隙。
• 对于整个换热器，其热 量的衡算式为
• 图5-2 套管换热器中的传热 过程
• 式中 Q为整个换热器的传热速率，或称为换热器的热负荷，W；H表 示单位质量流体焓值，kJ/kg；下标1和2分别表示流体的进口和出口。
5.2.1 热量衡算方程
• 对于换热器的一个微元段，传热面积为dA，冷热流体 之间的热量传递满足
• 式中 m为冷热流体质量流率，kg/s；dH表示单位质量流体焓值 增量，kJ/kg；dQ为微元传热面积dA上的传热速率，W。下标h和c 分别表示热流体和冷流体。