文档介绍：第1章热交换器热计算的基本原理
概述
热(力)计算是换热器设计的基础。
以间壁式换热器为基础介绍换热器的热(力)计算,其他形式的换热器计算方法相同。
设计性计算
校核性计算
设计新换热器,确定其面积。但同样大小的传热面积可采用不同的构造尺寸,而不同的构造尺寸会影响换热系数,故一般与结构计算交叉进行。
针对现有换热器,确定流体的进出口温度。了解其在非设计工况下的性能变化,判断其是否能满足新的工艺要求。
热计算基本方程式
传热方程式和热平衡方程式
传热方程式
Q —热负荷
k、Δt—微元面上的传热系数和温差。
K —总传热系数
Δtm—对数平均温差。
热计算基本方程式
传热方程式
工艺计算的目的是求换热面积,即
需要先求出Q,K,Δtm
热计算基本方程式
热平衡方程式
如不考虑热损失,则
下标1代表热流体。下标2冷流体;上标1撇代表进口,上标2撇代表出口。
如无相变,则
或
热计算基本方程式
热平衡方程式
Mc称为热容,用W表示,则,
考虑热损失时,
ηL—对外热损失系数,~
平均温差
流体的温度分布
右图为流体平行流动时温度分布
假设:
(1)冷热流体的质量流量qm2、qm1以及比热容c2, c1是常数;
(2)传热系数是常数;
(3)换热器无散热损失;
(4)换热面沿流动方向的导热量可以忽略不计。
下标1、2分别代表热冷流体。
上标1撇和2撇分别代表进出口
平均温差
顺流和逆流情况下的平均温差
简单顺流时的对数平均温差
平均温差
顺流和逆流情况下的平均温差
简单顺流时的对数平均温差
分析微元面dA的换热:
温差:
两种流体的换热量为:
对于热流体和冷流体:
平均温差
顺流和逆流情况下的平均温差
简单顺流时的对数平均温差
可见,当地温差随换热面呈指数变化,则沿整个换热面的平均温差为: