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1、计算基础：热量衡算方程和传热速率方程。4.6.1热流量衡算方程稳态传热，忽略热损失时，冷流体吸收热量=热流体放出热量(1)无相变传热,4.6传热过程的计算,计算类型：,设计型计算：已知th1，th2，tc1，qmc，qmh，K求传热面积A；,操作型计算：已知th1，tc1，qmc，qmh，K，A求th2、tc2、。,(2)有相变传热,饱和状态下,说明：换热过程中各流股热流量间关系；各流股间相互制约，热量守恒。,非饱和状态下,例：过热蒸气冷凝过冷液体,又如：过冷液体沸腾过热蒸气,4.6.2总传热速率方程间壁传热过程：,各部分传热速率方程：,管内侧流体：,管壁导热：,管外侧流体：,式中，K总传热系
2、数，W/m2K。注意：K与A对应，选Ai、Am或A0,故稳态传热时，,4.6.3传热系数和传热面积,K传热系数，表示换热设备性能的重要参数。,(1)K的计算在实际生产中以外表面积A0作为传热面积。,K的来源：实验测定；取生产实际的经验数据；计算求得。,实际计算热阻应包括壁两侧污垢热阻：,圆管中：,平壁：,(2)污垢热阻Rdi和Rdo,污垢热阻影响：使h，热流量。,污垢热阻取值：经验数据。注意：传热系数、污垢热阻的单位。(3)壁温计算忽略污垢热阻，稳态传热时：,结论：壁温接近表面传热系数大的一侧流体温度。,4.6.4平均温度差(1)恒温传热两侧流体温度恒定：,(2)变温传热一侧有温度变化,沿管长
3、某截面取微元传热面积dA，,两侧流体均有温度变化,传热速率方程：,热量衡算方程：,当qmhcph、qmccpc=常数时，-th、-tc为线性关系，所以，-(th-tc)也为线性关系。,说明：,并流：,逆流：,进、出口条件相同时，,工业上，一般采用逆流操作（节省加热面积）。,一侧流体温度有变化，另一侧恒温时,错流、折流时平均温差图算法,温度校正系数,c）当t值小于0.8时，则传热效率低，经济上不合理，操作不稳定。,a）校正系数t可根据R和P两参数从相应的图中查得。,b）温差校正系数t恒小于1。,原因:换热器内出现温度交叉或温度逼近现象。避免措施:采用多个换热器串联或采用多壳程结构，换热器个数或所
4、需的壳程数,可用图解法确定。,说明：,无相变换热器设计计算,4.6.5传热效率和传热单元数法设计型计算无须试差法,操作型计算需用试差法。设计型计算,总之，对于设计型计算冷、热流股的温度都已知，或者可以通过热流量衡算达到已知，无须试差。,操作型计算已有一台面积为A的换热器，若用其加热某流体，,若采用1955年由凯斯导出的传热效率及传热单元数法，则能避免试差而方便地求得其解。,(1)传热效率和传热单元数,传热效率,逆流：,哪一侧流体能获得最大的温度变化（th1-tc1）max，这将取决于两流体热容量流率(qmcp)的相对大小。,并流：,传热单元数NTU(TheNumberofTransferUnits),传热效率和传热单元数的关系,传热单元数物理意义：单位传热推动力引起的温度变化；表明了换热器传热能力的强弱。,应用已知R和NTU，可求得，进而求th2和tc2，可避免试差计算。,为便于工程计算，将、NTU、R之间关系绘制成曲线,单壳程多管程（管程数2、4、6）,说明：在传热单元数相同时，逆流时换热器的传热效率总是大并流时。,对一组串联的换热器：,
