《课程讲解》-1 换热器热计算基本原理
1-热交换器计算的基本原理
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1.2 平均温差
1.2.1 流体的温度分布 冷热流体平行流动的温度变化过程
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1.2.1 流体的温度分布
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焓值h2″=25.06kJ/kg。求R134a的质量流量、冷凝
器的平均温差。
换热器工作原理
换热器工作原理...
换热器是一种用于传递热量的设备，常见于各种热交换系统中。
它通过将热量从一个物质传递到另一个物质，以实现温度调节或能量回收等目的。
换热器工作的基本原理是通过两个流体之间的热传导和对流现象，实现热量的交换。
主要包括以下几个步骤：
1. 流体流动：换热器中包含两个流体通道，分别对应着热源流体和冷却流体。
这两个流体通过各自的管道或通道流动，通常是以对流的方式进行。
2. 热源流体的加热和冷却流体的冷却：当热源流体进入换热器时，它的温度高于冷却流体。
热源流体通过接触热交换界面，将一部分热量传递给冷却流体，自身被冷却。
同时，冷却流体则吸收了热源流体释放的热量，逐渐升温。
3. 界面传导和对流：换热器中的热交换界面是实现热量传递的关键。
界面一般由金属或其他导热性能较好的材料制成，以保证热量的有效传导。
此外，在界面上，由于两个流体之间存在温度差异，会形成对流运动，促进热量的传递。
4. 热量平衡：在换热过程中，热源流体和冷却流体的温度逐渐趋于平衡。
热量的传递效率取决于流体的流动速度、温度差异、热交换界面的设计等因素。
通过以上的工作原理，换热器能够实现热量的传递，使得热源
流体温度降低，冷却流体温度升高。
这样可以在工业、建筑和汽车等领域中，实现能量的回收利用、温度的控制调节等目标。
同时，根据具体应用的不同，换热器的结构和形式也有所不同，包括管壳式换热器、板式换热器、螺旋板换热器等。
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。
换热器热工计算的基本原理
eห้องสมุดไป่ตู้
1 exp NTU (1 Rc ) 1 Rc
Rc=Wmin/Wmax 相变时，Wmax
逆流
Rc 0
NTU 1+NTU
e
1 Rc exp NTU (1 Rc )
1 exp NTU (1 Rc )
W1 W2， e=
工程上，通常以线图的形式表示e与NTU之间的关系
例题
2.2 温度为99 °C 的热水进入一个逆流热交换器，将4 °C的冷水加热到32 °C。热水的流量为9360kg/h，冷水流量为4680kg/h，平均传热系数为 830W/(m2 •°C )，试计算热交换器的面积和传热有效度。 解：首先分别画出顺流、逆流布置的温度分布图
W1=Wmax，W2=Wmin
t 50 C
'' 1
（a）顺流 tmax 80 10 70 C
tmin 50 30 20 C
t tmin 70 20 tm max 33.9 C tmax 70 ln ln 20 tmin
tm
tmax tmin 50 40 44.8 C tmax 50 ln ln 40 tmin
t " t ' tm t " ln ' t
tmax tmin tm tmax ln tmin
对数平均温差
注意：1.换热器中某种流体既有相变又有对流换热时，应分段计算平均温差 2.其它流动形式的平均温差 tm tm,c， 温度修正系数
例题
2.1 在一台螺旋板式换热器中，热水的流量为2000kg/h，冷水流量为3000kg/h， ' t2 10 °C ，如果要求将冷水加 热水进口温度 t1' 80 °C， 冷水进口温度 '' t2 30 °C，试求顺流和逆流时的平均温差。 热到 解：首先分别画出顺流、逆流布置的温度分布图 在题述温度范围内，水的比热为C1=C2=4.2kJ/(kg• °C)，先求出热水出口温度
换热器工作原理
换热器工作原理换热器是一种用于传递热量的设备，它在许多工业和日常生活中的应用中起着至关重要的作用。
本文将详细介绍换热器的工作原理，包括其基本原理、分类、工作过程和相关参数等内容。
一、基本原理换热器的基本原理是通过热传导和对流传热的方式，将热量从一个流体传递到另一个流体。
换热器通常由两个流体流经并分隔的管道组成，其中一个管道中的流体被称为“热源流体”，另一个管道中的流体被称为“工作流体”。
热源流体可以是热水、蒸汽或者其他热介质，工作流体可以是水、空气或者其他需要加热或者冷却的流体。
二、分类根据换热器的结构和工作原理，可以将其分为多种类型，包括管壳式换热器、板式换热器、管束式换热器等。
其中，管壳式换热器是最常见的一种类型，它由一个外壳和一组管子组成，热源流体在管子内流动，工作流体在外壳内流动，通过管壁的热传导和对流传热实现热量的传递。
三、工作过程换热器的工作过程可以分为两个阶段：加热阶段和冷却阶段。
1. 加热阶段：在这个阶段，热源流体从热源进入换热器的管道中，通过管壁传递热量给工作流体。
热源流体的温度高于工作流体，热量通过管壁的热传导和对流传热方式传递给工作流体，使其温度升高。
2. 冷却阶段：在这个阶段，工作流体从工作介质进入换热器的管道中，通过管壁吸收热量。
工作流体的温度高于环境温度，热量通过管壁的热传导和对流传热方式散发到环境中，使其温度降低。
四、相关参数换热器的性能可以通过多个参数来评估，包括传热系数、热负荷、效能等。
1. 传热系数：传热系数是衡量换热器传热性能的重要参数，它表示单位面积上单位时间内传递的热量。
传热系数越大，换热器的传热效果越好。
2. 热负荷：热负荷是指单位时间内通过换热器传递的热量。
热负荷的大小取决于热源流体和工作流体的温度差、流体的流量以及换热器的传热系数等因素。
3. 效能：换热器的效能表示实际传递的热量与理论最大传递热量之间的比值。
效能越高，换热器的能量利用率越高。
五、应用领域换热器广泛应用于各个领域，包括工业生产、建造暖通、能源系统等。
换热器的工作原理
换热器的工作原理换热器是一种用于传递热量的设备，它的工作原理是利用流体之间的热交换实现热量的传递。
换热器广泛应用于工业生产、能源系统、空调系统等领域，起到了重要的热能转移作用。
换热器的工作原理可以简单描述为热量传导和对流传热的过程。
下面将详细介绍换热器的工作原理。
1. 热量传导：换热器中的热量传导是指热量通过固体壁板的传递。
换热器通常由两个流体流经相邻的金属壁板，热量从一个流体通过壁板传递给另一个流体。
这种热量传导是通过壁板的分子振动和碰撞实现的。
壁板通常是由导热性能较好的金属材料制成，如铜、铝、不锈钢等。
2. 对流传热：对流传热是指热量通过流体的传递。
换热器中的两个流体在壁板两侧形成了对流层，热量通过对流层的传递完成热交换。
对流传热受到流体的流速、流体性质以及壁板的热传导性能等因素的影响。
换热器的工作原理可以分为两种类型：直接传热和间接传热。
1. 直接传热：直接传热是指两个流体直接接触并交换热量。
例如，水和蒸汽在换热器中直接接触并交换热量。
这种方式通常适用于两个流体之间温度差较小的情况。
直接传热的优点是传热效率高，但由于两个流体直接接触，可能存在污染、腐蚀等问题。
2. 间接传热：间接传热是指两个流体通过壁板进行热量传递，彼此之间不直接接触。
例如，热水通过管道流经换热器的壁板，与空气进行热量交换。
这种方式通常适用于两个流体之间温度差较大的情况。
间接传热的优点是能够避免两个流体之间的混合和污染。
换热器的性能评价指标主要包括传热系数、压降和换热面积。
1. 传热系数：传热系数是指单位面积上的热量传递量。
传热系数越大，换热器的传热效率越高。
传热系数受到流体性质、流速、壁板材料等因素的影响。
2. 压降：压降是指流体通过换热器时的压力损失。
压降越小，流体通过换热器的阻力越小，能耗也就越低。
压降受到流速、管道长度、管道直径等因素的影响。
3. 换热面积：换热面积是指用于热量传递的有效面积。
换热面积越大，热量传递的面积也就越大，传热效率也会提高。
换热器工作原理讲解
换热器工作原理讲解换热器是一种用于传递热量的设备，广泛应用于工业生产和日常生活中。
它能够将热量从一个流体传递到另一个流体，实现能量的转移和利用。
本文将深入探讨换热器的工作原理，帮助读者更好地理解和应用这一设备。
一、传热方式换热器的工作原理涉及到传热方式的选择。
常见的传热方式包括对流传热、辐射传热和传导传热。
在换热器中，主要采用对流传热和传导传热两种方式。
1. 对流传热对流传热是指通过流体的对流来传递热量。
流体可以是液体或气体，通过流体流动，热量会从高温区域传递到低温区域。
在换热器中，流体通常通过管道或管束流动，通过管壁和另一个流体间接传热。
对流传热可分为强制对流和自然对流两种方式，具体的选择取决于应用需求和工艺条件。
2. 传导传热传导传热是指热量通过物质的直接接触和分子振动传递。
当换热器中的两个流体之间有实体接触或通过固体壁分隔时，传导传热就会发挥作用。
这种传热方式通常在板式换热器中使用，效果较好。
二、换热器的基本构成换热器通常由两个流体的流动通道、壳体和传热面组成。
下面将详细介绍每个部分的作用和结构。
1. 流动通道换热器中的流动通道是流体流动的通道，用于传递热量。
通常有两种类型的流动通道：单相流体通道和多相流体通道。
单相流体通道适用于同一种流体的换热，如冷却水或蒸汽。
多相流体通道适用于两种或两种以上具有不同性质的流体之间的换热，如水-气、水-油等。
多相流体通道通常采用板式换热器的形式，能够实现高效传热。
2. 壳体换热器的壳体是容纳流动通道的外部壳体，起到支撑和保护作用。
壳体通常由金属或塑料制成，具有良好的强度和密封性。
3. 传热面传热面是流体之间进行热量传递的界面。
传热面可以是管壁、板式换热器中的板片，也可以是螺旋形或螺旋环形的结构。
传热面的设计和选择对换热器的传热效果起着重要的影响。
三、不同类型的换热器根据换热器的结构和工作原理的不同，可以将其分为多种类型。
下面将介绍常见的几种换热器类型及其特点。
1 换热器热计算基本原理解析
M C t t
' 2
式中，C—平均比热，KJ/kg℃；
M—质量流量，kg/s；
t—流体温度， ℃； 上标’代表进口；上标’’代表出口； 下标1代表热流体；下标2代表冷流体。
2.热平衡方程式
Q1 Q2
式中，η—以放热量为准的保温系数，通常为0.97-0.98。
1.2 平均温差
合所有温差可得积分平均温差。
2.适用条件
几乎所有情形。
3.计算步骤
按照
Q MCdt
t' t ''
作Q-t图；
将Q-t图按需要分段，得到各 段的ΔQi； 计算各段的对数平均温差 Δti； 计算积分平均温差：
Qi K i Fi ti Q tm int Qi Q KF tm int K K i ti
'' ' 热平衡方程 W1 t1' t1'' W2 t2 t2
联立以上两方程：
t1' W2 '' ' '' t2 t2 t2 W1 KF e ' t1' t2
如果冷流体的热容小，则上式转化为：
' t1' t 2
W2 '' ' ' '' t2 t2 t2 t2 W1 KF e ' t1' t2
t x
Fx
0
KdFx
t x t ' eKFx
整个传热面的平均温差为：
1 tm F
F
0
换热器培训课件完整版
换热器培训课件完整版•换热器基本概念与原理•换热器结构与组成部件•换热过程分析与计算•换热器设计方法与优化策略目录•换热器制造工艺与质量控制•换热器安装、调试及运行维护管理•换热器故障排除与维修保养技巧CHAPTER换热器基本概念与原理换热器定义及作用定义作用工作原理与分类工作原理分类管壳式换热器结构简单，制造方便。
适用范围广，可处理各种流体。
易于清洗和维修。
板式换热器结构紧凑，占地面积小。
热效率高，传热效果好。
适用于处理清洁流体。
螺旋板式换热器01020304CHAPTER换热器结构与组成部件主体结构01020304壳体管束管板折流板辅助部件连接壳体和管箱，方便安装和拆卸。
防止流体泄漏，保证设备安全运行。
支撑设备重量，保证设备稳定运行。
用于排放壳体和管束内的空气和杂质。
法兰密封件支座放空阀和排污阀壳体材料换热管材料管板材料密封件材料材料选择与性能要求CHAPTER换热过程分析与计算传热方式及影响因素传热方式影响因素换热效率评估方法性能曲线热效率计算绘制换热器性能曲线，评估不同工况下的换热效率换热系数结构紧凑、传热效率高、压力损失小板式换热器管壳式换热器螺旋板式换热器热管式换热器结构简单、制造成本低、清洗方便传热效率高、结构紧凑、自清洗能力强传热效率高、温差适应性强、结构灵活案例分析：不同类型换热器性能比较CHAPTER换热器设计方法与优化策略设计流程概述进行初步设计选择合适的换热器类型器类型，如板式换热器、管壳式确定设计需求和目标详细设计设计，包括精确计算、结构优化等。
制造与检验关键参数确定和计算方法换热面积计算压力损失计算传热系数确定强度校核优化设计策略探讨结构优化材料优化制造工艺优化控制策略优化CHAPTER换热器制造工艺与质量控制制造工艺简介原材料选择与准备换热器制造工艺概述焊接与组装加工与成型详细介绍换热器的加工方法，如切割、弯曲、钻孔等，以及成型过程中的注意事项。
质量检测标准介绍换热器制造过程中应遵循的质量标准和规范，如国家标准、行业标准等。
换热器工作原理
换热器工作原理换热器是一种常见的热交换设备，广泛应用于工业生产和能源系统中。
它的主要功能是在两个流体之间传递热量，使其达到预定的温度变化。
换热器的工作原理基于热传导和流体流动的原理，下面将详细介绍换热器的工作原理。
一、换热器的基本结构和组成换热器通常由两个主要部份组成：热交换管束和外壳。
热交换管束是换热器的核心部件，由多个平行罗列的管子组成，管子内外流体分别称为“管程”和“壳程”。
外壳则是用来保护热交换管束，并提供流体的进出口。
二、传热机制换热器的工作原理是通过传热机制实现的。
传热机制包括三种方式：对流传热、传导传热和辐射传热。
1. 对流传热：对流传热是指流体内部的热量通过流动传递的过程。
换热器中的流体通过管束和外壳流动，热量通过流体的对流传递。
对流传热主要取决于流体的流速、流体的物性和管束的结构。
2. 传导传热：传导传热是指热量通过物质内部的份子传递的过程。
换热器中的热量通过管壁传导到对面的流体中。
传导传热主要取决于管壁的材料和厚度。
3. 辐射传热：辐射传热是指热量通过电磁波辐射传递的过程。
换热器中的热量通过管壁的辐射传递到对面的流体中。
辐射传热主要取决于温度差、表面特性和辐射系数。
三、换热器的工作过程换热器的工作过程可以分为两个阶段：加热阶段和冷却阶段。
1. 加热阶段：在加热阶段，冷却介质通过管程流动，热量从热介质传递到冷却介质。
热介质在管程内流动，将热量传递给管壁，然后通过传导、对流和辐射传热机制，将热量传递给冷却介质。
冷却介质在壳程内流动，吸收热量，使其温度升高。
2. 冷却阶段：在冷却阶段，热介质通过管程流动，冷却介质通过壳程流动。
热介质在管程内流动，吸收热量，使其温度降低。
冷却介质在壳程内流动，将热量从管壁传递到冷却介质，使其温度降低。
四、换热器的性能参数换热器的性能参数主要包括传热系数、换热面积和压降。
1. 传热系数：传热系数是指单位面积上单位时间内传递的热量。
传热系数越大，换热效果越好。
换热器原理知识点总结
换热器原理知识点总结一、换热器的基本原理（一）热传导和对流传热换热器的换热过程主要涉及到热传导和对流传热两种方式。
热传导是指热量通过物体内部的传递方式，对流传热则是指流体与物体表面发生热量交换的过程。
在换热器中，通过这两种方式实现两种流体之间的热量传递。
（二）换热器的热力学基础换热器的热力学基础主要涉及热平衡、温度差、热传导等概念。
在换热器中，不同流体之间必须达到热平衡，即两种流体的温度相等。
换热器的有效性取决于流体之间的温差，温差越大，热量传递效率越高。
此外，热传导是换热的主要方式之一，它取决于物体的热导率、厚度和传热面积等因素。
二、换热器的分类（一）按换热方式分类按照换热方式的不同，换热器可以分为直接接触换热器和间接换热器。
直接接触换热器是指两种流体直接接触并交换热量，常见的有冷凝器和蒸发器；间接换热器则是指通过换热表面将两种流体的热量传递，常见的有管壳式换热器和板式换热器等。
（二）按换热器结构分类换热器的结构形式有很多种，常见的包括管式换热器、壳管式换热器、板式换热器、螺旋板片换热器等。
不同的结构形式适用于不同的工艺条件和换热要求。
（三）按换热性能分类换热器的性能可分为传热效率、压降、热应力等，这些性能指标对换热器的运行稳定性、能效和安全性有重要影响。
传热效率是衡量换热器性能的重要指标，不同的流体、流速、换热面积等因素都会影响传热效率。
三、换热器的性能参数（一）传热系数传热系数是衡量换热器性能的重要参数之一，它表示单位时间内单位换热面积上的传热量。
传热系数的大小直接影响着换热效率和设备尺寸，传热系数越大，换热器的性能越好。
（二）压降压降是指流体在换热器中通过程中的压力损失，它与设备的阻力、流体速度、管道布局等因素有关。
理想的换热器应该具有较小的压降，以降低能耗和提高设备效率。
（三）换热面积换热面积是指换热器传热表面的总面积，它是决定传热效率的重要因素之一。
通过增加换热面积可以提高传热效率，但也会增加设备成本和维护难度。
热交换器原理与设计—热交换器热计算的基本原理PPT精选文档
（1） 值取决于无量纲参数 P和 R
Pt2 t2 , t1t2
Rt1t1 t2 t2
式中：下标1、2分别表示冷热两种流体，上角标1撇表示 进口，2撇表示出口，图表中均以P为横坐标，R为参量。 （2）P的物理意义：
表示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。
1.1 热计算基本方程式
1.1.1 传热方程式
Q KFtm
工艺计算的目的是求换热面积，即
F Q K tm
需要先求出Q，K，Δtm
1.1 热计算基本方程式
1.1.2 热平衡方程式
如不考虑热损失，则 Q M 1i1 i1 M 2i2 i2
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。
1.2.2 顺流和逆流情况下的平均温差 ➢ 简单逆流时的对数平均温差
dtqm 1 1c1qm 1 2c2dd
1 1
qm1c1 qm2c2
其他过程和公式与顺流是完全一样，因此，最终仍然可以
得到：
tm,逆流
t t ln t
t
1.2 平均温差
1.2.2 顺流和逆流情况下的平均温差
➢ 顺流和逆流的区别：
纯逆流的平均温差最大，一般通过对纯逆流的对数平均温 差进行修正来获得其他情况下的平均温差。
tmtmctf
tm ctf 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。图9-15～9-18分别给出了管壳式
换热器和交叉流式换热器的 。
1.2 平均温差
1.2.3 其他流动方式时的平均温差
第1章 热交换器热计算的基本原理
1.0 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。
换热器工作原理
换热器工作原理换热器是一种常见的热交换设备，用于在流体之间传递热量。
它广泛应用于工业生产、建造、能源等领域。
本文将详细介绍换热器的工作原理及其相关知识。
一、换热器的定义和分类换热器是一种能够将热量从一个流体传递到另一个流体的设备。
根据换热器的结构和工作原理，可以将其分为以下几类：1. 管壳式换热器：管壳式换热器是最常见的一种换热器。
它由一个外壳和多个内部管子组成。
其中一个流体通过管子中流动，而另一个流体则在外壳中流动，通过管壳之间的热传导实现热量的传递。
2. 板式换热器：板式换热器由多个平行罗列的金属板组成。
其中一个流体通过板间流动，而另一个流体则在板的另一侧流动，通过板之间的热传导实现热量的传递。
3. 螺旋板式换热器：螺旋板式换热器是一种结合了板式换热器和螺旋流道的换热器。
它由多个螺旋板组成，形成为了螺旋流道。
其中一个流体通过螺旋流道中流动，而另一个流体则在螺旋板之间流动，通过螺旋流道的热传导实现热量的传递。
4. 管束式换热器：管束式换热器由多个管束组成。
其中一个流体通过管束中流动，而另一个流体则在管束之间流动，通过管束的热传导实现热量的传递。
二、换热器的工作原理换热器的工作原理可以简单概括为热量的传导和对流。
具体来说，换热器的工作原理可以分为以下几个步骤：1. 流体流动：两个流体分别通过换热器的不同通道流动。
其中一个流体被称为热源流体，另一个流体被称为冷源流体。
2. 热量传导：热源流体和冷源流体之间通过换热器的传热面进行热量的传导。
传热面可以是管壳、板、螺旋板或者管束等。
3. 对流换热：热量在传热面上通过对流的方式进行换热。
对流换热是指流体与传热面之间的热量传递，包括传导、对流和辐射等方式。
4. 热量平衡：通过热量传导和对流换热，热源流体的热量被传递给冷源流体，实现热量平衡。
热量平衡是指两个流体之间的热量交换达到平衡状态。
三、换热器的性能参数换热器的性能参数主要包括传热系数、换热面积和效能等。
第三节_换热器计算方法
第三节_换热器计算方法换热器是工业生产和生活中常用的设备，用于传递和调节热量。
换热器的设计和计算方法是确保其正常运行的关键因素之一、本文将介绍换热器计算的基本原理、方法和注意事项。
换热器计算的基本原理包括传热原理、热负荷计算和换热面积计算。
在传热原理方面，换热器主要利用热传导、对流和辐射三种传热方式实现热量传递。
热传导是指固体或流体之间由于传导而发生的热量传递；对流是指流体流动时由于流动摩擦产生的热量传递；辐射是指通过电磁波辐射产生的热量传递。
换热器的传热效率取决于这三种传热方式的相对贡献。
在热负荷计算方面，换热器的热负荷是指需要传递或吸收的热量。
热负荷的计算可根据具体应用场景来确定。
常见的方法包括流体的质量流量和温度差法，以及空气处理设备的冷负荷和热负荷计算法。
最后，在换热面积计算方面，换热器的换热面积决定了传热效率。
换热面积的大小取决于传热功率、传热系数和温度差。
传热功率是指单位时间内传递的热量，传热系数是指换热介质的传热能力，温度差是指流体进出口温度的差异。
根据这些参数，可以使用传热方程来计算换热面积。
换热器计算的方法主要包括理论计算和实验验证两种。
理论计算是指利用传热原理和相关的热传导、对流和辐射模型进行计算。
理论计算的优点是计算成本低、计算速度快。
但是，由于涉及到多种传热方式，模型的简化和假设会对计算结果产生一定的误差。
实验验证是指通过实验方法来验证换热器设计的合理性。
实验验证的优点是能更准确地反映实际工况和工艺条件。
但是，实验验证需要实际设备和大量的实验数据，所以成本较高且时间较长。
在进行换热器计算时，还需要注意以下几点：首先，要确保所选用的材料满足设计要求。
换热器的工作环境可能受到腐蚀、腐蚀、高温等因素的影响，所以选用耐腐蚀、耐高温的材料非常重要。
其次，要根据换热器所处的工况和工艺条件来确定设计参数。
例如，需要考虑流体的质量流量、温度、压力等因素。
最后，要进行换热器的热力学和流体力学分析。
换热器热计算基础
换热器热计算基础换热器是工程中常见的设备，用于在流体之间传递热量。
换热器热计算是指对换热器进行热力学分析和计算，以确定热负荷、传热面积、传热系数等参数的过程。
传热理论是换热器热计算的基础之一、传热过程主要有传导、对流和辐射三种形式。
对于大部分换热器来说，对流传热是主要形式。
传热理论通过数学模型描述了传热过程中的温度场、热流场等参数，这些参数对于换热器设计和性能评估具有重要意义。
传热方法是换热器热计算的基础之一、传热方法包括传导传热、对流传热和辐射传热。
传导传热是指热量通过物质内部的传导方式进行传递。
对流传热是指热量通过流体的对流方式进行传递。
辐射传热是指热量通过辐射方式进行传递。
不同的换热器根据其工作条件和结构，可能会采用不同的传热方法。
传热模型是换热器热计算的基础之一、传热模型是指用数学和物理方法描述换热器内部传热过程的模型。
常见的传热模型包括热平衡模型、LMTD法、NTU法等。
热平衡模型是最简单的传热模型，假设换热器中的热量平衡。
LMTD法（Logarithmic Mean Temperature Difference法）是一种常用的传热模型，它通过计算换热器的LMTD值来估算换热器的传热能力。
NTU法（Number of Transfer Units法）是另一种常用的传热模型，它通过计算传热器的NTU值估算传热器的传热能力。
传热模型的选择取决于具体的换热器设计要求和计算精度的要求。
换热器的结构和运行参数是换热器热计算的基础之一、换热器的结构参数包括传热面积、传热管管径、管道长度等。
传热面积是换热器设计的重要参数，它决定了换热器的传热能力。
传热管管径和管道长度是影响换热器内部流体流动的重要参数，它们决定了流体之间的传热能力和传热阻力。
换热器的运行参数包括进口温度、出口温度、流体流量等。
进口温度和出口温度决定了换热器内部的温度差，它们是计算传热能力的重要参数。
换热器的热计算是工程设计中非常重要的一环。
PPT-2-第1章 热交换器热计算的基本原理
t x ln kAx t
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：
1 A 1 A tm t x dAx texp( kAx )dAx A 0 A 0 13
（b）从修正图表由两个无量纲数查出修正系数
t2 t2 t1 t1 P 、R t1 t2 t2 2
(c) 最后得出叉流方式的对数平均温差
tm tm） （ ctf
28
29
30
31
32
关于的注意事项 （1） 值取决于无量纲参数 P和 R
Ti
dT1
T
dq
To
dT2
Ti
T
dT1 dTh
dq
dTc2 dT
To
In
Out
In
Out
7
(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。 (4) 对于有相变的换热器，如蒸发器和冷凝器，发生相变的 流体温度不变，所以不存在顺流还是逆流的问题。
(2) (3)
对数平均温差
t t t t t t tm - 1 t t t t ln ln ln t t t
14
不论顺流逆流，对数平均温差可统一用下式表示：
t max t min t m t max ln t min
t x Ax A ln kAx t t exp( kA) t
(2)、(3)代入(1)中
第一章换热器热计算的基本原理
1.1 热计算基本方程式
设计性热计算
目的在于确定换热器的F，接着要确定换热器 的结构尺寸（结构设计），热设计和结构设 计两者相结合。
校核性热计算
针对现成的换热器，其目的在于确定流体的出 口温度。
两种热计算采用的基本关系式一致
传热方程式和热平衡方程式
1.1.1 传热方程式
Q Δtm＝ψΔtlm,c
[ ] ∴ψ =
R2 +1
ln 1− P 1− PR
(R −1) ln 2 − P (1+ R)−
R2 +1
[ ] 2 − P (1+ R)+ R2 +1
式（1.22）
对于先顺流后逆流的 < 1− 2 > 换热器，式（1.22）同样适用
同时对于<1-2n>型换热器式（1.22）近似适用，因 为它们的修正系数相差很小
Δtm =ψ (Δtlmc )
式1－13
Δtlmc − −按逆流情况下的对数平均温差
ψ − −修正系数
为了求取ψ 值，先代入冷热流体进出口温度，Δtm
写成逆流方式：
Δ t lm .c
=
(t1′ − t 2′′ ) − (t1′′ − t 2′ )
ln
t1′ − t1′′ −
t 2′′ t 2′
1.1.2 热平衡方程式
热流体放出的热量等于冷流体吸收的热量
Q = M 1 (i1′ − i1′′) = M 2 (i2′′ − i2′ ); (流体有无相变皆可 )
M
；
1
M
2
−
−热流体与冷流体的质量
流量 kg / s
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Wmin Wmax
Rc为热容比，横小1 于
逆流传热有效度为： 1eNTU1Rc
1RceNTU1Rc
注意： （1）NTU相同时，逆流传热有效度大于顺流的。顺流 时，传热有效度随着单元数增加趋于定值；而逆流时，传 热有效度则一直增加。
（2）传热有效度和平均温差两者能相互转化。
（3）除了平均温差法和传热有效度法外，还有一种温 度效率—传热单元数法，此时对每种流体都可以定义：
Q K t m F K t 1 ,t F 1 ,t 2 ,t 2 f
整个传热面的平均温差为：
tm F 10 F t'e Kxd FxF K t' e F K F 1
由出口温差可知：
t''t'eKF lnt''KF
t'
最终平均温差表达式为：
tm
t ' ' t ' t''
ln
t'
注意：逆流的温差表达式同上，但μ中的加号应为减号； 另外不要搞混两流体进出口温差表达式。
1.2.2 其他流动方式的平均温差
以他们的进出口温度为准，先按逆流算出平均温差， 然后乘以考虑流动不同于逆流而引入的修正系数：
tmtlmc
式中，tlmc—按逆流算得的对数平均温差；
fP,R 一般情况下：
P
t2'' t1'
t2' t2'
冷流体加热度 两流体进口温 1差
Rt1' t1'' t2'' t2'
t1'' t2'' t1' t2'
eKF
热平衡方程 W 1 t1 ' t1 '' W 2 t2 '' t2 '
联立以上两方程：
t1'
W2 W1
t2'' t2'
t1' t2'
t2''
eKF
如果冷流体的热容小，则上式转化为：
t1' t2' W W12 t2'' t2'
t1' t2'
1 换热器热计算基本原理
1.1 热计算基本方程式
1.热计算类型
设计性热计算：已知传热量Q，确定传热面积F。 校核性热计算：已知传热面积F，确定传热量Q。
2.热计算基本方程式
传热方程式； 热平衡方程式。
1.1.1 传热方程式
Q=KFΔtm 式中，K—整个传热面上的平均传热系数，W/m2℃；
F—传热面积，m2； Δtm—两流体间的平均温差， ℃； Q—热负荷，W。
注意：要想得到F，要先已知Q、K、 Δtm，这些数据 的计算即构成了热计算的基本内容。鉴于 K、 Δtm与F有 关，所以不同换热器热计算方法不同。
1.1.2 热平衡方程式 1.放（吸）热方程式
Q 1 M 1 C 1t1 ' t1 '' Q 2 M 2 C 2t2 '' t2 '
式中，C—平均比热，KJ/kg℃； M—质量流量，kg/s； t—流体温度， ℃； 上标’代表进口；上标’’代表出口； 下标1代表热流体；下标2代表冷流体。
2.推导过程（以顺流为例）
热流体放热量：
dQ M1C1d1t
冷流体吸热量：
dQ M2C2d2t
微元体传热量：
d Q Kt1t2dxF
放吸热方程联立：
dQ W 11W 12dt1t2dt
联立传热方程得：
d ttKdFx
积分上式得：
d t tx t t'
Fx 0
KdxF
tx t'eKxF
KF W1 NTU1
W1 W2
R c1
1N1 T ,R cU 1
1.3.3 其他流动方式的传热有效度
可由对应流动方 式的平均温差表达式， 辅之热平衡方式加以 推导，详细结果参见 钱颂文《换热器设计 手册》。
1.4 换热器热计算方法的比较
原则上换热器的设计都要用到传热方程和热平衡方程， 而平均温差法和传热单元数法都是由这两个方程推导而 来，所以两种方法都可进行换热器的热计算，只是繁简 程度不同而已。
热量极限 Q m aW xmti1 'n t2 ' 。
2.关于的几点认识
tmaxt1' t2'
1
实用性：Q Q m aW x m t1 'i n t2 '
1.3.2 顺逆流的传热有效度Байду номын сангаас
以顺流为例进行推导，推导的原理是利用顺流平均温差 和热平衡方程。
由顺流温差 t'' t'eKF得
冷 热流 流体 体加 冷热 热 W W12度 度
注意：一般而言P、R如上表达。但对于某些流动而言 可能还有其他表达形式，关键要与查取的图表对应。
注意： （1）ψ总是小于1，从其大小中可以看出流动方式接近逆 流的程度。在设计中除非出于降低壁温的目的，否则最好ψ 大于0.9，若小于0.75认为流动方式不合理，需调整。 （2） ψ值的推导基于热平衡方程和传热方程，因此冷热 流体交换下标， ψ不变，但根据前面P、R的定义，交换后：
2.热平衡方程式
Q1Q2
式中，η—以放热量为准的保温系数，通常为0.97-0.98。
1.2 平均温差
1.2.1 顺逆流情况下平均温差 1.推导假设
➢ 两种流体质量流量和比容在整个传热面上为定值； ➢ 传热系数在整个传热面上不变；
➢ 无热损失； ➢ 忽略管子轴向导热； ➢ 同一种流体在流动过程中，不能既有相变又有单相对流。
3.计算步骤
➢ 按照
Q
t ''
t'
MCdt
作Q-t图；
➢ 将Q-t图按需要分段，得到各 段的ΔQi；
➢ 计算各段的对数平均温差 Δti；
➢ 计算积分平均温差：
Q Q i K KF i Fti mtiin t tmintK
Q Qi
Kiti
1.3 传热有效度
1.3.1 传热有效度的定义
1.定义
传热有效度 QQmax 即实际传热量与最大可能传热量之 比。而最大可能传热量是指面积无限大且流体的流量和进 口温度与实际换热器的相同的逆流式换热器所能达到的传
t2' t2''
eKF
1 e
KF W2
1
W W
2 1
1 W2
W1
如果热流体的热容小，则上式转化为：
1 e
KF W1
1
W W
1 2
1 W1
W2
综上所述，顺流传热有效度为：
1 e
KF W min
1
W min W max
1 Wmin
W max
上式中：
KF NTU为传热单元数 Wmin
此时用新定义的P’、R’查图， ψ不变。
1.2.3 流体比容或传热系数变化时的平均温差
1.基本思路
虽然流体的比容是变化的，但只要把传热量分成若干 小段，每段内比容和传热系数可以认为是不变的，因此没 一小段内传热温差可以用对数温差的方法来表示，而后整 合所有温差可得积分平均温差。
2.适用条件
几乎所有情形。