换热器计算
换热器的计算举例
换热器的计算举例换热器的计算举例条件:1.空气量4100m3/h2.空气预热温度t空=300 0C (冷空气为20 0C)3.烟气量V＇＇烟＝6500m3/h (烟气温度为7000C)4.烟气成分（体积％）CO2 H2o O2N219.4 7.5 2.1 71.05.换热器的型式及材质型式：直管形平滑钢管换热器材质：换热管采用Ф 60*3.5毫米无缝钢管材质16Mn钢最高使用温度小于4500C计算举例：一. 主要热之参数的确定１.入换热器空气的温度t＇空=200C出换热器空气的温度t＇＇空=3000C2.入换热器空气量取换热器本身的漏损及管道漏损 3%则V真实=1.03 V＇空=1.03×4100=4223m/h或 V空=1.03V＇空/3600=4223/3600=1.17m/s3.入换热器烟气的温度考虑16Mn铜的最高温度不大于450℃。
初步确定入换热器的烟气温度t′烟=550℃，稀释导数确定如下：烟气700℃的比热为：C烟（700）=0.01（0.501×19.4+0.392×7.5+0.342×2.1+0.325×71）=0.365KJ／m3℃烟气在550℃的比热为：C烟（500）=0.01(0.484×19.4+0.383×7.5+0.337×2.1+0.321×71)=0.358 KJ／m3℃20℃空气的比热为0.311 KJ／m3℃则φ=（i1-i2）/(i2-i0）=(0.365×700-0.385×550)／（0.358×550-0.311×20）=0.3094.入换热器的烟气量V烟=（1+φ）V′烟=（1+0.309）×6500=8508.5m3／h或V烟=8508.5／3600=2.36m3／s5.烟气成分（%）V CO2= V′CO2（V′烟/V烟）=19.4×6500/8508.5=14.82 V H20=V′H2O（V′烟/V烟）=7.5×6500/8508.5=5.73V O2=（V′O2+21φ）V′烟/V烟=（2.1+21×0.309）×6500/8508.5=6.56V N2=（V′N2+79φ）V′烟/V烟=（71+79×0.309）×6500/8508.5=72.89Σ=1006.计算换热气的烟气温度取换热气绝热效率η换=0.90.先假定烟气出口温度为400℃。
换热器的换热面积计算
换热器热量及面积计算
一、热量计算 1、
一般式
Q=Wh（Hh,1- Hh,2）= Wc（Hc,2- Hc,1）
式中：
Q为换热器的热负荷，kj/h或kw；
W为流体的质量流量，kg/h；
H为单位质量流体的焓，kj/kg；
下标c和h分别表示冷流体和热流体，下标1和2分别表示换热器的进口和出口。
2、无相变化
Q=Whcp,h(T1-T2)=Wccp,c(t2-t1)
式中
cp为流体平均定压比热容，kj/(kg.℃)；
T为热流体的温度，℃；
T为冷流体的温度，℃
二、面积计算
1、总传热系数K
管壳式换热器中的K值如下表
注：
1w=1J/s=3.6kj/h=0.86kcal/h
1kcal=4.18kj 2、
温差
（1）逆流
热流体温度T：T1→T2
冷流体温度t：t2←t1
温差△t：△t1→△t2
△tm=（△t2-△t1）/㏑（△t2/△t1）（2）并流
热流体温度T：T1→T2
冷流体温度t：t1→t2
温差△t：△t2→△t1
△tm=（△t2-△t1）/㏑（△t2/△t1） 3、面积计算
S=Q/(K. △tm)
三、管壳式换热器面积计算
S=3.14ndL
其中，S为传热面积m2、n为管束的管数、d为管径，m；L为管长，m。
四、注意事项
冷凝段：潜热（根据汽化热计算）
冷却段：显热（根据比热容计算
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换热器的热计算方法
换热器是工业过程中常用的设备，用于在两种流体之间传递热量。
换热器的热计算方法通常涉及到确定热量传递速率、传热表面积和温度变化等参数。
以下是换热器的一般热计算方法：
传热速率计算：
热传导：对于热传导，可以使用导热方程来计算热传导的速率，通常表示为q = k * A * ΔT / L，其中q是传热速率，k是材料的导热系数，A是传热表面积，ΔT是温度差，L是传热距离。
对流传热：对于对流传热，通常使用牛顿冷却定律，q = h * A * ΔT，其中q是传热速率，h 是对流传热系数，A是传热表面积，ΔT是温度差。
温差和温度计算：
确定入口和出口流体的温度，以便计算温差（ΔT）。
温差是热交换的驱动力。
温度分布：在一些情况下，需要考虑温度在换热器内的分布，通常需要使用数学模型和计算方法。
传热表面积计算：
传热表面积（A）是一个关键参数，它可以根据传热速率和温差来计算，通常使用q = U * A * ΔT，其中U是总传热系数。
U值取决于换热器的类型和结构，可通过实验测定或计算得出。
流体性质计算：
确定流体的物性参数，如密度、热导率、比热容等，以便计算传热速率和温度变化。
对于多组分混合物，需要使用混合物物性计算方法。
性能和效率计算：
根据热计算结果，可以计算换热器的性能和效率参数，如效率、热传导系数等。
需要注意的是，换热器的热计算通常需要考虑多种因素，包括传热方式、流体性质、流速、换热器类型和结构等。
根据具体的应用和情况，可能需要使用不同的计算方法和模型。
通常，工程师和热力学专家会根据具体问题的需求来选择合适的计算方法，并使用专业的软件工具来辅助热计算和设计。
换热器换热面积的计算公式
换热器换热面积的计算公式
其中，A表示换热器的换热面积，单位为m；Q表示热量，单位为W；U表示总传热系数，单位为W/(m·K)；ΔT表示平均温差，单位为K。
2. 管壳式换热器换热面积计算公式：
A = (π×D×L)/(N×S)
其中，A表示换热器的换热面积，单位为m；D表示管子外径，单位为m；L表示管长，单位为m；N表示管子数，个；S表示管子间距，单位为m。
3. 板式换热器换热面积计算公式：
A = N×L×W
其中，A表示换热器的换热面积，单位为m；N表示板数，个；L 表示板长，单位为m；W表示板宽，单位为m。
以上是常见的换热器换热面积计算公式，具体应根据实际情况选择合适的公式进行计算。
- 1 -。
换热器的传热计算
换热器的传热计算换热器的传热计算包括两类：一类是设计型计算，即根据工艺提出的条件，确定换热面积；另一类是校核型计算，即对换热面积的换热器，核算其传热量、流体的流量或温度。
这两种计算均以热量衡算和总传热速率方程为根底。
换热器热负荷Q 值一般由工艺包提供，也可以由所需工艺要求求得。
Q=W c p Δt ，假设流体有相变，Q=c p r 。
热负荷确定后，可由总传热速率方程〔Q=K S Δt 〕求得换热面积，最后根据"化工设备标准系列"确定换热器的选型。
其中总传热系数K=0011h Rs kd bd d d Rs d h d o m i i i i ++++ 〔1〕在实际计算中，总传热系数通常采用推荐值，这些推荐值是从实践中积累或通过实验测定获得的，可以从有关手册中查得。
在选用这些推荐值时，应注意以下几点：1. 设计中管程和壳程的流体应与所选的管程和壳程的流体相一致。
2. 设计中流体的性质〔粘度等〕和状态〔流速等〕应与所选的流体性质和状态相一致。
3. 设计中换热器的类型应与所选的换热器的类型相一致。
4. 总传热系数的推荐值一般围很大，设计时可根据实际情况选取中间的*一数值。
假设需降低设备费可选取较大的K 值；假设需降低操作费用可取较小的K 值。
5. 为保证较好的换热效果，设计中一般流体采用逆流换热，假设采用错流或折流换热时，可通过安德伍德〔Underwood〕和鲍曼〔Bowman〕图算法对Δt进展修正。
虽然这些推荐值给设计带来了很大便利，但是*些情况下，所选K值与实际值出入很大，为防止盲目烦琐的试差计算，可根据式〔1〕对K值估算。
式〔1〕可分为三局部，对流传热热阻、污垢热阻和管壁导热热阻，其中污垢热阻和管壁导热热阻可查相关手册求得。
由此，K值估算最关键的局部就是对流传热系数h的估算。
影响对流传热系数的因素主要有：1.流体的种类和相变化的情况液体、气体和蒸气的对流传热系数都不一样。
牛顿型和非牛顿型流体的也有区别，这里只讨论牛顿型对流传热系数。
换热器的换热面积计算
换热器热量及面积计算
一、热量计算 1、
一般式
Q=Wh〔Hh,1- Hh,2〕= Wc〔Hc,2- Hc,1〕
式中：
Q为换热器的热负荷，kj/h或kw；
W为流体的质量流量，kg/h；
H为单位质量流体的焓，kj/kg；
下标c和h分别表示冷流体和热流体，下标1和2分别表示换热器的进口和出口。
2、无相变化
Q=Whcp,h(T1-T2)=Wccp,c(t2-t1)
式中
cp为流体平均定压比热容，kj/(kg.℃)；
T为热流体的温度，℃；
T为冷流体的温度，℃
二、面积计算
1、总传热系数K
管壳式换热器中的K值如下表
注：
2、
温差
（1）逆流
热流体温度T：T1→T2
冷流体温度t：t2←t1
温差△t：△t1→△t2
△tm=〔△t2-△t1〕/㏑〔△t2/△t1〕〔2〕并流
热流体温度T：T1→T2
冷流体温度t：t1→t2
温差△t：△t2→△t1
△tm=〔△t2-△t1〕/㏑〔△t2/△t1〕 3、面积计算
S=Q/(K. △tm)
三、管壳式换热器面积计算
其中，S为传热面积m2、n为管束的管数、d为管径，m；L为管长，m。
四、考前须知
冷凝段：潜热〔根据汽化热计算〕
冷却段：显热〔根据比热容计算
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换热器的换热面积计算
换热器热量及面积计算
一、热量计算1、
一般式
Q=WhHh,1-Hh,2=WcHc,2-Hc,1
式中：
Q为换热器的热负荷,kj/h或kw；
W为流体的质量流量,kg/h；
H为单位质量流体的焓,kj/kg；
下标c和h分别表示冷流体和热流体,下标1和2分别表示换热器的进口和出口;
2、无相变化
Q=Whcp,hT1-T2=Wccp,ct2-t1
式中
cp为流体平均定压比热容,kj/kg.℃；
T为热流体的温度,℃；
T为冷流体的温度,℃
二、面积计算
三、
1、总传热系数K
管壳式换热器中的K值如下表
注：
1w=1J/s=3.6kj/h=0.86kcal/h 1kcal=4.18kj2、
温差
（1）逆流
热流体温度T：T1→T2
冷流体温度t：t2←t1
温差△t：△t1→△t2
△tm=△t2-△t1/㏑△t2/△t1
2并流
热流体温度T：T1→T2
冷流体温度t：t1→t2
温差△t：△t2→△t1
△tm=△t2-△t1/㏑△t2/△t1
3、面积计算
S=Q/K.△tm
三、管壳式换热器面积计算
S=3.14ndL
其中,S为传热面积m2、n为管束的管数、d为管径,m；L为管长,m;
四、注意事项
冷凝段：潜热根据汽化热计算
冷却段：显热根据比热容计算。
换热器计算公式
既为最优冷却水出口温度,进而可由式(7)、(8)得到所需的冷却水量和最优的传热面积。
3 程序设计
由上面分析可知,以上问题属于单变量最优化问题。对于此类问题求解方法比较成熟,可以用解析法和黄金分割法或函数逼近法等数值方法求解。这里,采借用MATLAB语言计算,采用其工具箱中Nelder
global T1 T2 G t1 JA beta K theta JW CW Cc Q
var1 = T1 - t2; var2 = T2 - t1; dtm = ( var1 -
var2 ) / log( var1 /var2) ;
A =Q / (K3 dtm) ;W =Q /Cw/ ( t2 - t1) ;
- Mead 单纯形法函数fmin2search ( )优化,定义TF ( )为目标函数(9)
,函数Water ( ) 、Ar2ea ( )则根据式(7)
、(8)分别用以求传热面积A和冷却水用量Wu。以上分析尽管是针对管壳式水冷却器而得出的结果,由于分析方法和传热机理相似,对于其它介质的管壳式换热器只要在公式上稍作变形即可得出类似的结论。因此,对管壳式换热器问题的优化具有一定的普遍性,其求解结果可以作为设计管壳式换热器重要依据,从而为节约生产成本,推动设计的科学性方面作出相应的贡献。程序清单如下:
function J = totalfee ( t2)
global T1 T2 G t1 JA beta K theta JW CW Cc Q
[AW ] =Area_water( t2) ; J = JA3 A3 beta +JW3
theta3 W /1000%
function [A,W ] =Area_water ( t2)
换热器的换热面积计算
换热器热量及面积计算
一、热量计算 1、
一般式
Q=Wh（Hh,1- Hh,2）= Wc（Hc,2- Hc,1）
式中：
Q为换热器的热负荷，kj/h或kw；
W为流体的质量流量，kg/h；
H为单位质量流体的焓，kj/kg；
下标c和h分别表示冷流体和热流体，下标1和2分别表示换热器的进口和出口。
2、无相变化
Q=Whcp,h(T1-T2)=Wccp,c(t2-t1)
式中
cp为流体平均定压比热容，kj/(kg.℃)；
T为热流体的温度，℃；
T为冷流体的温度，℃
二、面积计算
1、总传热系数K
管壳式换热器中的K值如下表
注：
1w=1J/s=3.6kj/h=0.86kcal/h
1kcal=4.18kj 2、
温差
（1）逆流
热流体温度T：T1→T2
冷流体温度t：t2←t1
温差△t：△t1→△t2
△tm=（△t2-△t1）/㏑（△t2/△t1）（2）并流
热流体温度T：T1→T2
冷流体温度t：t1→t2
温差△t：△t2→△t1
△tm=（△t2-△t1）/㏑（△t2/△t1） 3、面积计算
S=Q/(K. △tm)
三、管壳式换热器面积计算
S=3.14ndL
其中，S为传热面积m2、n为管束的管数、d为管径，m；L为管长，m。
四、注意事项
冷凝段：潜热（根据汽化热计算）
冷却段：显热（根据比热容计算。
换热器热量及面积计算公式
换热器热量及面积计算一、热量计算1、一般式Q=Q c=Q hQ=W h（H h,1- H h,2）= W c（H c,2- H c,1）式中：Q为换热器的热负荷，kj/h或kw；W为流体的质量流量，kg/h；H为单位质量流体的焓，kj/kg；下标c和h分别表示冷流体和热流体，下标1和2分别表示换热器的进口和出口。
2、无相变化Q=W h c p,h(T1-T2)=W c c p,c(t2-t1)式中：c p为流体平均定压比热容，kj/(kg.℃)；T为热流体的温度，℃；t为冷流体的温度，℃。
3、有相变化a.冷凝液在饱和温度下离开换热器，Q=W h r = W c c p,c(t2-t1)式中：W h为饱和蒸汽（即热流体）冷凝速率（即质量流量）（kg/s）r为饱和蒸汽的冷凝潜热（J/kg）b.冷凝液的温度低于饱和温度，则热流体释放热量为潜热加显热Q=W h[r+c p,h（T s-T w）] = W c c p,c(t2-t1)式中：c p,h为冷凝液的比热容（J/（kg/℃））；T s为饱和液体的温度（℃）二、面积计算1、总传热系数K管壳式换热器中的K值如下表：注：1 w = 1 J/s = 3.6 kj/h = 0.86 kcal/h1 kcal = 4.18 kj2、温差（1）逆流热流体温度T：T1→T2冷流体温度t：t2←t1温差△t：△t1→△t2△t m=（△t2-△t1）/㏑（△t2/△t1）（2）并流热流体温度T：T1→T2冷流体温度t：t1→t2温差△t：△t2→△t1△t m=（△t2-△t1）/㏑（△t2/△t1）对数平均温差，两种流体在热交换器中传热过程温差的积分的平均值。
( 恒温传热时△t=T-t，例如：饱和蒸汽和沸腾液体间的传热。
) 对数平均温差因为在冷凝器板换一系列的换热器中温度是变化的为了我们更好的选型计算所以出来一个相对准确的数值,当△T1/△T2>1.7时用公式：△Tm=（△T1-△T2）/㏑（△T1/△T2）.如果△T1/△T2≤1.7时，△Tm=（△T1+△T2）/2二种流体在热交换器中传热过程温差的积分的平均值。
换热器的换热面积计算
换热器热量及面积计算一、热量计算1、一般式Q=Wh （Hh,1- Hh,2 ）= Wc （Hc,2- Hc,1 ）式中：Q 为换热器的热负荷，kj/h 或kw；W 为流体的质量流量，kg/h ；H 为单位质量流体的焓，kj/kg ；下标c 和h 分别表示冷流体和热流体，下标 1 和2 分别表示换热器的进口和出口。
2、无相变化Q=Whcp,h(T1-T2)=Wccp,c(t2-t1)式中cp 为流体平均定压比热容，kj/(kg. ℃)；T 为热流体的温度，℃；T 为冷流体的温度，℃二、面积计算1、总传热系数K管壳式换热器中的K 值如下表冷流体热流体总传热系数K，w/(m2. ℃）水水850-1700水气体17-280水有机溶剂280-850 水轻油340-910 水重油60-280有机溶剂有机溶剂115-340 水水蒸气冷凝1420-4250 气体水蒸气冷凝30-300水低沸点烃类冷凝455-1140 水沸腾水蒸气冷凝2000-4250 轻油沸腾水蒸气冷凝455-1020注：1w=1J/s=3.6kj/h=0.86kcal/h1kcal=4.18kj 2、温差（1）逆流热流体温度T：T1→T2冷流体温度t：t2←t1温差△t：△t1→△t2△tm= （△t2- △t1）/㏑（△t2/△t1）（2）并流热流体温度T：T1→T2冷流体温度t：t1→t2温差△t：△t2→△t1△tm= （△t2- △t1）/㏑（△t2/△t1）3、面积计算S=Q/(K. △tm)三、管壳式换热器面积计算S=3.14ndL其中，S 为传热面积m2 、n 为管束的管数、d 为管径，m；L 为管长，m。
四、注意事项冷凝段：潜热（根据汽化热计算）冷却段：显热（根据比热容计算Welcome To Download !!!欢迎您的下载，资料仅供参考！。
换热器热量及面积计算公式
换热器热量及面积计算公式(总4页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--换热器热量及面积计算一、热量计算1、一般式Q=Q c=Q hQ=W h（H h,1- H h,2）= W c（H c,2- H c,1）式中：Q为换热器的热负荷，kj/h或kw；W为流体的质量流量，kg/h；H为单位质量流体的焓，kj/kg；下标c和h分别表示冷流体和热流体，下标1和2分别表示换热器的进口和出口。
2、无相变化Q=W h c p,h(T1-T2)=W c c p,c(t2-t1)式中：c p为流体平均定压比热容，kj/(kg.℃)；T为热流体的温度，℃；t为冷流体的温度，℃。
3、有相变化a.冷凝液在饱和温度下离开换热器，Q=W h r = W c c p,c(t2-t1)式中：W h为饱和蒸汽（即热流体）冷凝速率（即质量流量）（kg/s）r为饱和蒸汽的冷凝潜热（J/kg）b.冷凝液的温度低于饱和温度，则热流体释放热量为潜热加显热Q=W h[r+c p,h（T s-T w）] = W c c p,c(t2-t1)式中：c p,h为冷凝液的比热容（J/（kg/℃））；T s为饱和液体的温度（℃）二、面积计算1、总传热系数K管壳式换热器中的K值如下表：注：1 w = 1 J/s = kj/h = kcal/h1 kcal = kj2、温差（1）逆流热流体温度T：T1→T2冷流体温度t：t2←t1温差△t：△t1→△t2△t m=（△t2-△t1）/㏑（△t2/△t1）（2）并流热流体温度T：T1→T2冷流体温度t：t1→t2温差△t：△t2→△t1△t m=（△t2-△t1）/㏑（△t2/△t1）对数平均温差，两种流体在热交换器中传热过程温差的积分的平均值。
( 恒温传热时△t=T-t，例如：饱和蒸汽和沸腾液体间的传热。
)对数平均温差因为在冷凝器板换一系列的换热器中温度是变化的为了我们更好的选型计算所以出来一个相对准确的数值,当△T1/△T2>时用公式：△Tm=（△T1-△T2）/㏑（△T1/△T2）.如果△T1/△T2≤时，△Tm=（△T1+△T2）/2二种流体在热交换器中传热过程温差的积分的平均值。
换热器的换热面积计算
换热器热量及面积计算（一）
一、热量计算 1、
一般式
Q=Wh（Hh,1- Hh,2）= Wc（Hc,2- Hc,1）
式中：
Q为换热器的热负荷，kj/h或kw；
W为流体的质量流量，kg/h；
H为单位质量流体的焓，kj/kg；
下标c和h分别表示冷流体和热流体，下标1和2分别表示换热器的进口和出口。
2、无相变化
Q=Whcp,h(T1-T2)=Wccp,c(t2-t1)
式中
cp为流体平均定压比热容，kj/(kg.℃)；
T为热流体的温度，℃；
T为冷流体的温度，℃
二、面积计算
1、总传热系数K
管壳式换热器中的K值如下表
注：
1w=1J/s=3.6kj/h=0.86kcal/h
1kcal=4.18kj 2、
温差
（1）逆流
热流体温度T：T1→T2
冷流体温度t：t2←t1
温差△t：△t1→△t2
△tm=（△t2-△t1）/㏑（△t2/△t1）（2）并流
热流体温度T：T1→T2
冷流体温度t：t1→t2
温差△t：△t2→△t1
△tm=（△t2-△t1）/㏑（△t2/△t1） 3、面积计算
S=Q/(K. △tm)
三、管壳式换热器面积计算
S=3.14ndL
其中，S为传热面积m2、n为管束的管数、d为管径，m；L为管长，m。
四、注意事项
冷凝段：潜热（根据汽化热计算）
冷却段：显热（根据比热容计算。
换热器的换热面积计算
换热器热量及面积计算之青柳念文创作
一、热量计算1、
一般式
Q=Wh（Hh,1- Hh,2）= Wc（Hc,2- Hc,1）
式中：
Q为换热器的热负荷，kj/h或kw；
W为流体的质量流量，kg/h；
H为单位质量流体的焓，kj/kg；
下标c和h分别暗示冷流体和热流体，下标1和2分别暗示换热器的出口和出口.
2、无相变更
Q=Whcp,h(T1-T2)=Wccp,c(t2-t1)
式中
cp为流体平均定压比热容，kj/(kg.℃)；
T为热流体的温度，℃；
T为冷流体的温度，℃
二、面积计算
1、总传热系数K
管壳式换热器中的K值如下表
注：
2、
温差
（1）逆流
热流体温度T：T1→T2
冷流体温度t：t2←t1
温差△t：△t1→△t2
△tm=（△t2-△t1）/㏑（△t2/△t1）
（2）并流
热流体温度T：T1→T2
冷流体温度t：t1→t2
温差△t：△t2→△t1
△tm=（△t2-△t1）/㏑（△t2/△t1）
3、面积计算
S=Q/(K. △tm)
三、管壳式换热器面积计算
其中，S为传热面积m2、n为管束的管数、d为管径，m；L 为管长，m.
四、注意事项
冷凝段：潜热（根据汽化热计算）冷却段：显热（根据比热容计算。
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换热器计算的设计型和操作型问题--传热过程计算
与换热器
日期:2005-12-28 18:04:55 来源:来自网络查看:[大中小] 作者：椴木杉热度： 944
在工程应用上，对换热器的计算可分为两种类型：一类是设计型计算（或称为设计计算），即根据生产要求的传热速率和工艺条件，确定其所需换热器的传热面积及其他有关尺寸，进而设计或选用换热器；另一类是操作型计算（或称为校核计算），即根据给定换热器的结构参数及冷、热流体进入换热器的初始条件，通过计算判断一个换热器是否能满足生产要求或预测生产过程中某些参数（如流体的流量、初温等）的变化对换热器传热能力的影响。
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。
一、设计型计算
设计型计算一般是指根据给定的换热任务，通常已知冷、热流体的流量以及冷、热流体进出口端四个温度中的任意三个。
当选定换热表面几何情况及流体的流动排布型式后计算传热面积，并进一步作结构设计，或者合理地选择换热器的型号。
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，其计算一般步骤如表5-2所示。
表5-2 设计型计算的计算步骤
体进出口温度计算参数P 、R ； 4．
由计算的P 、R 值以及流动排布型式，由j-P 、R 曲线确定温度修正系数j ；5．由热量衡算方程计算传热速率Q ，由端部温度计算逆流时的对数平均温差Δtm ； 6．由传热速率方程计算传热面积 。
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 。
例5-4 一列管式换热器中，苯在换热器的管内流动，流量为 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。
解 （1）对数平均温差法
由热量衡算方程，换热器的传热速率为
苯与冷却水之间的平均传热温差为
由传热速率方程，换热器的传热面积为 A = Q/KΔt m = = m 3
（2）传热效率-传热单元数法
苯侧 (m C ph ) = *1900 = 2375 W/℃
冷却水侧 (m c C pc ) =(m h C ph )(t h1-t h2)/(t c1-t c2) =2375*(80-30)/(50-20)= W/℃ 因此， (m C p )min=(m h C ph )=2375 W/℃
由式（5-29），可得
Qmax = (m C p)min(t h1-t c1) = 2375*(80-20) = *10^3 W
由传热效率和热容流量比的定义式
e = Q/Qmax = =
C Rh=(m h C ph)/(m c C pc)=2375/=
由式（5-39）
=(1-exp[*NTU])/[*NTU])
可求出传热单元数 NTU=
则换热器的传热面积为
A = (m C p)min/K *NTU = 2375/470 * = m^2
讨论：由计算结果可见：采用两种方法计算传热面积，由于计算原理相同，计算结果十分接近。
而对数平均温差法较为简单。
二、操作型计算
对于换热器的操作型计算，其特点是换热器给定，计算类型主要有以下两种：
1．对指定的换热任务，校核给定的换热器是否适用。
一般给定换热器的传热面积和结构尺寸、冷热流体的流动排布型式、冷热流体的流量和进出口温度，需校核计算传热速率或流体出口温度是否能满足生产工艺要求。
2．对一个给定的换热器，当某一操作条件改变时，考察传热速率及冷、热流体出口温度的变化情况；或者为了达到指定的工艺条件所需采取的调节措施。
例如，对于一个给定的换热器，当冷、热流体的流量和冷流体进口温度不变时，热流体的进口温度升高，分析传热速率
和流体出口温度的变化；或者当热流体的流量和冷流体进口温度不变时，提高热流体的进口温度，则为了维持热流体的出口温度不变，需计算冷流体的流量调节策略。
在前述设计型计算中，由于已知冷、热流体的进出口温度，因而采用对数平均温差法计算传热平均温差比较方便。
而在操作型计算中则不然，由于流体的出口温度是未知的，为了计算对数平均温差就必须先假设流体出口温度，然后根据该温度需同时满足热量衡算方程和传热速率方程进行逐步试算。
因此，采用对数平均温差法进行操作型计算比较繁杂，而应用传热效率-传热单元数法则比较方便。
对于操作型计算，采用传热效率-传热单元数法和对数平均温差法计算的一般步骤如表5-3所示。
表5-3 操作型计算的计算步骤
例5-5 在列管式换热器中用锅炉给水冷却原油。
已知换热器的传热面积为100m2，原油的流量为s，温度要求由150℃降到65℃；锅炉给水的流量为s，其进口温度为35℃；原油与水之间呈逆流流动。
若已知换热器的传热系数为250 W/（m2·℃），原油的平均比
热为2160 J/（kg·℃）。
若忽略换热器的散热损失，试问该换热器是否合用若在实际操作中采用该换热器，则原油的出口温度将为多少？解（1）对数平均温差法所要求的传热速率Qr可由热量衡算方程得到
校核换热器是否合用，取决于冷、热流体间由传热速率方程决定的Q=KAΔt m是否大于所要求的传热速率Qr。
若Q>Qr，则表明该换热器合用。
或者由Qr=KA rΔt m，求出完成传热任务所必需的传热面积Ar，若Ar小于给定的实际传热面积A，则也表示该换热器合用。
由热量衡算方程可
计算出锅炉给水的出口温度按逆流计
算平均传热温差由传热速率方程，在此条件下换热器实际传热速率为
由于实际传热速率小于所要求的传热速率，因而，该换热器不合用。
或者计算
也可说明该换热器不合用。
下面计算采用该换热器进行实际操作时，原油的出口温度。
设原油和锅炉给水的实际出口温度为
t'h2，t'c2，换热器的实际传热速率为Q'，并假定传热系数不变。
根据热量衡算方程和传
热速率方程，有联立上述三式，采用试差法或消元法求解，计算结果为Q = 1386kW，t h2'= 73℃，
t c2'= ℃可见，由于实际传热速率小于所要求的数值，则原油的实际出口温度大于65℃，锅炉给水的出口温度也低于℃，也说明该换热器不能满足工艺条件的需要。
（2）传热效率-传热单元数法由已知条件可计算出m h C ph=*2160= W/℃；m c C pc=*4187=
W/℃因而，取(m C p)min=m h C ph据此可计算换热器的热容流量比C R和传热单元数
NTU 根据式（5-39）可得传热效率
e 计算该换热器的实际传热速率
上式说明该换热器的实际传热速率小于所需要的传热速率，故不合用。
根据传热效率e的定义式，可得原油的实际出口温度由热容流量比CR的定义式和热量衡算方程，可得锅炉给水的实际出口温度
由此可见，原油的出口温度未能降至规定的要求，因此该换热器不合用。
讨论由对数平均温差法和传热效率-传热单元数法的计算过程可见：对于这类校核型的计算，采用传热效率-传热单元数法要简便的多，它可直接得到换热器的出口温度和传热速率，避免了用试差法或消元法求解联立方程。
由表5-2和表5-3的计算步骤可见，对于设计型计算，应用对数平均温差法可以方便地将所选换热器中流体流动排布型式与最理想的逆流型式作出优劣对比，有利于流动排布型式的选择；对于操作型计算，采用传热效率-传热单元数法较简便，特别是在传热系数K为常数时，无须试差即可直接得到计算结果。
因此，两种计算方法各有特点，分别适用于不同的计算类型。