传热平均温差计算_精品文档.pdf

传热平均温差计算_精品文档.pdf

《传热平均温差计算_精品文档.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《传热平均温差计算_精品文档.pdf（26页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

5.3传热平均温差计算1.按参与热交换的流体在沿换热器传热面流动时的温度变化情况分：

恒温传热恒温传热指冷热流体温差处处相等，且不随换热器位置而变的情况。

如间壁的一侧液体保持恒定的沸腾温度t下蒸发；而另一侧饱和蒸汽在温度T下冷凝过程，此时传热面两侧的温度差保持不变，称为恒温（差）传热。

即：

一、传热过程的分类：

一、传热过程的分类：

变温传热变温传热tTt=指传热温度随换热器位置而变的情况。

间壁传热过程中流体沿传热壁面在不同位置点温度不同，故传热温差必随换热器位置而变化，该过程可分为单侧变温和双侧变温两种情况。

2.按换热器内流体的流动方向，传热过程可分为：

逆流传热并流传热逆流传热并流传热指换热的两种流体沿传热面平行且反向流动的传热过程；逆流并流错流折流指换热的两种流体沿传热面平行且同向流动的传热过程；错流传热折流传热错流传热折流传热指换热的两种流体的流向垂直交叉的传热过程，工程计算时，若曲折次数超过4次，就可作为纯逆流或纯并流处理；指换热的一种或两种流体反复改变流动方向的传热过程；复杂流传热复杂流传热几种上述流动型式组合的传热过程。

1.传热过程的数学描述热量衡算微分式二、传热平均温度差二、传热平均温度差tm的计算：

的计算：

dAt2G1,T1cp1G2,t1,cp2T2以以并流并流情况为例，并作如下假设：

（1）冷热流体的质量流量G情况为例，并作如下假设：

（1）冷热流体的质量流量G11、G、G22以及比热容c以及比热容cp1p1,c,cp2p2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。

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。

dthdtcthtchtcthtct在前面假设的基础上，并已知冷热流体的进出口温度，现在来看图中微元换热面dA一段的传热。

温差为：

在前面假设的基础上，并已知冷热流体的进出口温度，现在来看图中微元换热面dA一段的传热。

温差为：

ddtAkQ=chchttttttddd=在固体微元面dA内，两种流体的换热量为:

在固体微元面dA内，两种流体的换热量为:

QcqttcqQhpmhhhphmhd1ddd=QcqttcqQpcmcccpcmcd1ddd=对于热流体和冷流体:

对于热流体和冷流体:

QQcqcqtttpcmcphmhchdd11ddd=+=ddtAkQ=tdAdd=kQtdAtdkt=xxAttkt0dAtdxxkAt=tln可见，温差随换热面呈指数变化，则沿整个换热面的平均温差为：

可见，温差随换热面呈指数变化，则沿整个换热面的平均温差为：

）exp（txxkAt=x0xx0）dAexp（t1dAt1xAAmkAAAt=pcmcphmhcqcq11+=xxkAt=tlnAAx=（）1-）exp（t）dAexp（t1x0kAkAkAAtxAm=

（1）

（1）kAt=tln

（2）

（2）exp（tkAt=（3）（3）

（1）+

（2）+（3）

（1）+

（2）+（3）tttttttm=tlnttlnt1-ttlnt对数平均温差对数平均温差tttm=tlnt并流：

逆流时：

并流：

逆流时：

ddtAkQ=chchttttttddd=QcqttcqQphmhhhphmhd1ddd=QcqttcqQpcmcccpcmcd1ddd=QQcqcqtpcmcphmhdd11d=pcmcphmhcqcq11=其他过程和公式与并流是完全一样，因此，最终仍然可以得到：

其他过程和公式与并流是完全一样，因此，最终仍然可以得到：

tttm=tlnt,逆流并流：

逆流：

并流：

逆流：

outcouthchincinhchtttttttttt=incouthchoutcinhchtttttttttt=minmaxminmaxtlnttttm=或者将对数平均温差写成如下统一形式（顺流和逆流都适用）或者将对数平均温差写成如下统一形式（顺流和逆流都适用）平均温差是换热器两端温差的对数平均值，称对数平均温差。

并流逆流平均温差计算式相同，两端温差的计算方法不同。

【例】在套管换热器中用【例】在套管换热器中用20的冷却水将某溶液从的冷却水将某溶液从100冷却至冷却至60，溶液流量为，溶液流量为1500kg/h，溶液比热为，溶液比热为3.5kJ/（kg），已测得水出口温度为，已测得水出口温度为40，试分别计算并流与逆流操作时的对数平均温差。

若已知并流和逆流时总传热系数，试分别计算并流与逆流操作时的对数平均温差。

若已知并流和逆流时总传热系数K=1000W/（m2），求并流操作和逆流操作所需的传热面积。

，求并流操作和逆流操作所需的传热面积。

C3.49206040100ln）2060（）40100（,=逆mtC3.43406020100ln）4060（）20100（,=并mt解：

逆流和并流的平均温差分别是：

解：

逆流和并流的平均温差分别是：

（）（）3121115003.5101006058300W3600pQWCTT=2583001.18m100049.3mQAKt=逆逆2583001.35m100043.3A=并传热负荷为：

逆流操作和并流操作时换热器的面积分别是：

当当T1、T2、t1和和t2不变时，逆流传热的平均温差大于并流传热的平均温差，逆流操作所需的传热面积小于并流操作的传热面积。

不变时，逆流传热的平均温差大于并流传热的平均温差，逆流操作所需的传热面积小于并流操作的传热面积。

（）（）21211121ppWCttWCTT=采用逆流传热的另一优点是节约载热体的用量，以物料的加热为例，加热剂的用量t1t2T1T2t1t2t2T2t1t1T1t2但是并流也有它的特点，例如工艺上要求被加热的流体不得高于某一温度，或被冷却的流体不得低于某一温度，采用并流较易控制。

三、算术平均温差三、算术平均温差平均温差的另一种更为简单的形式是算术平均温差，即平均温差的另一种更为简单的形式是算术平均温差，即2minmax,tttm+=算术minmaxminmax,tlnttttm=对数算术平均温差相当于温度呈直线变化的情况，因此，总是大于相同进出口温度下的对数平均温差，当时，两者的差别小于4；当时，两者的差别小于2.3。

算术平均温差相当于温度呈直线变化的情况，因此，总是大于相同进出口温度下的对数平均温差，当时，两者的差别小于4；当时，两者的差别小于2.3。

2minmaxtt7.1minmaxtt四、其他复杂布置时换热器平均温差的计算对纯逆流（逆流的平均温差最大）的对数平均温差进行修正以获得其他情况下的平均温差。

四、其他复杂布置时换热器平均温差的计算对纯逆流（逆流的平均温差最大）的对数平均温差进行修正以获得其他情况下的平均温差。

ctfmmtt）（=是给定的冷热流体的进出口温度布置成逆流时的LMTD，是小于1的修正系数。

是给定的冷热流体的进出口温度布置成逆流时的LMTD，是小于1的修正系数。

关于关于的注意事项的注意事项

（1）

（1）值取决于无量纲参数P和R值取决于无量纲参数P和RincoutcouthinhincinhincoutcttttRttttP=,图表中均以图表中均以P为横坐标，为横坐标，R为参量。

为参量。

（3）（3）R的物理意义：

两种流体的热容量之比R的物理意义：

两种流体的热容量之比hmhcmcincoutcouthinhcqcqttttR=

（2）

（2）P的物理意义：

冷流体的实际温升与理论上所能达到的最大温升之比，所以只能小于1P的物理意义：

冷流体的实际温升与理论上所能达到的最大温升之比，所以只能小于1（4）（4）对于管壳式换热器，查图时需要注意流动的“程”数对于管壳式换热器，查图时需要注意流动的“程”数五、各种流动形式的比较五、各种流动形式的比较

（1）并流和逆流是两种极端情况，在相同的进出口温度下，逆流的最大，并流则最小；

（2）并流时，而逆流时，则可能大于，可见，逆流布置时的换热最强。

（1）并流和逆流是两种极端情况，在相同的进出口温度下，逆流的最大，并流则最小；

（2）并流时，而逆流时，则可能大于，可见，逆流布置时的换热最强。

mtchttorxTInOutCondTxTInOut（）chCC结论：

在相同条件下，解一：

LMTD法逆流时：

解二：

-NTU法pccphhRhcmcmC=1121tTTTh=phhhcmKANTU=（）（）1（111ln11+=+=RRRCCCNTU按冷、热流体当中的任一计算均可。

以下以热流密度最小的热流体为基准计算。

代入式1得：

910.0=478.0187.40.2=pcphcc538.02015080150=水t22=3.5kW/m2Kcp=4.187kJ/kgK216kg/h油216kg/hT2=80T1=150cp=2.0kJ/kgK，t1=201=1.5kW/m2K5.3102.05.1025.01112121+=+=+=+=+=+=内外内外内外内外ddAAKKmkWK=2894.0（以外表面为基准）mdKL56.136000.2216910.0=外逆外逆解二：

-NTU法前面已求得：

解二：

-NTU法（）2（11exp1RRCNTUC+=+=并流时：

478.0187.40.2=pcphpccphhRhcccmcmC538.020150801501121=tTTTh07.1=phhhcmKANTU代入式2得：

mdKL83.136000.221607.1=外并外并