热交换器传热计算基本方法共81页
噶米热交换器传热计算的基本方法共84页文档
噶米热交换器传热计算的基本方法
1、战鼓一响，法律无声。——英国 2、任何法律的根本；不，不成文法本 身就是 讲道理 ……法 律，也 ----即 明示道 理。— —爱·科 克
3、法律是最保险的头盔。——爱·科 克 4、一个国家如果纲纪不正，其国风一 定颓败 。—— 塞内加 5、法律不能使人人平等，但是在法律 面前人 人是平 等的。 ——波 洛克
谢谢
11、越是没有本领的就越加自命不凡。——邓拓 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。——爱尔兰 13、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。——老子 14、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。——歌德 15、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。——迈克尔·F·斯特利
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。
热交换器的换热量计算公式
热交换器的换热量计算公式热交换器是一种用于在两种流体之间传递热量的设备。
它通常由管束、壳体和传热表面组成，通过这些传热表面，热量可以从一个流体传递到另一个流体。
在工业生产中，热交换器广泛应用于加热、冷却和热回收等领域，因此了解热交换器的换热量计算公式对于工程师和设计师来说至关重要。
换热量是热交换器的一个重要参数，它描述了在热交换器中传递的热量大小。
换热量的计算可以通过热交换器的传热表面积和传热系数来进行。
传热表面积是热交换器中用于传递热量的表面积，传热系数则描述了流体在传热表面上传递热量的效率。
换热量的计算公式可以表示为：Q = U × A ×ΔTlm。
其中，Q表示换热量，U表示传热系数，A表示传热表面积，ΔTlm表示对数平均温差。
传热系数U是描述流体在传热表面上传递热量效率的参数，它的大小取决于流体的性质、传热表面的材质和结构等因素。
通常情况下，传热系数可以通过实验测定或者根据经验公式进行估算。
在实际工程中，传热系数的确定往往需要考虑多种因素，因此需要进行综合考虑和分析。
传热表面积A是描述热交换器中用于传递热量的表面积的参数，它的大小取决于热交换器的结构和设计。
传热表面积的计算通常需要考虑传热表面的形状、布置方式、数量等因素，因此在热交换器的设计和选择中，需要进行详细的计算和分析。
对数平均温差ΔTlm是描述流体在热交换器中传递热量的温差的参数，它的大小取决于流体的温度和流速。
对数平均温差的计算通常需要考虑流体的进出口温度差、流体的温度分布等因素，因此在热交换器的运行和设计中，需要进行详细的温度场分析和计算。
在实际工程中，热交换器的换热量计算需要考虑多种因素，包括传热系数、传热表面积、对数平均温差等参数。
同时，还需要考虑流体的性质、温度分布、流速等因素。
因此，在热交换器的设计和运行中，需要进行详细的计算和分析，以确保热交换器的换热性能达到预期的要求。
总之，热交换器的换热量计算是热交换器设计和运行中的重要问题，它涉及多种参数和因素的综合考虑和分析。
完整版换热器计算步骤
完整版换热器计算步骤换热器是一种常见的热交换设备，常用于将热能从一个流体传递给另一个流体。
换热器的设计需要进行一系列的计算步骤，以确保其正常运行和高效工作。
下面是一个完整版的换热器计算步骤，包括设计要素、计算公式和实际操作。
设计要素：1.温度：确定进口和出口的流体温度2.流量：计算流体的质量流量，即单位时间内通过换热器的物质量3.效率：计算换热器的传热效率，即输入热量与输出热量之间的比值4.压降：计算流体在换热器中的压降，以确保流体能够正常流动计算步骤：1.确定换热器的类型：换热器可以分为三类，即管壳式换热器、管束式换热器和板式换热器。
选择适合的类型要考虑流体的性质、压力、温度和流量等因素。
2.确定流体的物性参数：包括热导率、比热容和密度等参数。
这些参数可以通过查阅资料或实验测量得到。
3.计算传热面积：传热面积是换热器的一个重要参数，可以通过传热率和传热温差来计算。
传热率可以通过查表或经验公式计算得到。
4.计算输出温度：根据换热器的效率和输入温度，可以计算出输出温度。
效率可以根据使用经验或理论估计。
5.计算流体的质量流量：通常需要根据应用的需求确定流体的质量流量。
质量流量可以通过测量或经验公式计算得到。
6.计算传热面积：传热面积决定了换热器的尺寸和成本，一般需要通过经验公式或计算得到。
7.计算压降：压降是换热器设计的一个关键参数，需要根据应用的压力要求和流体的性质计算得到。
压降过大会导致流体流速降低，影响传热效率。
8.确定流体流向：根据应用需求和设计要求选择流体的进出口方向。
实际操作：1.收集流体数据：收集流体的压力、温度和流量等数据。
2.计算换热面积：根据选择的换热器类型和待换热流体的数据，计算换热器的传热面积。
3.计算输出温度：根据输入温度、效率和换热器的传热特性，计算输出温度。
4.计算质量流量：根据应用需求和设计要求计算流体的质量流量。
5.计算压降：根据流体的性质和流动条件计算压降。
6.确定流体流向：根据应用需求和设计要求确定流体的进出口方向。
传热过程常用计算方法
传热过程常用计算方法6.2.2.1 换热器热工计算的基本公式换热器热工计算的基本公式为传热方程式和热平衡方程式。
（1）传热方程（6-12）式中，Δt m为换热器的平均温差，是整个换热面上冷热流体温差的平均值，它是考虑冷热两流体沿传热面进行换热时，其温度沿流动方向不断变化，故温度差Δt也是不断变化的。
它不能像计算房屋的墙体的热损失或热管道的热损失等时，都把其Δt作为一个定值来处理。
换热器的平均温差的数值，与冷、热流体的相对流向及换热器的结构型式有关。
（2）热平衡方程式（6-13）式中 G1，G2：热、冷流体的质量流量，kg/s；c1,c2：热、冷流体的比热，J/（kg·℃）；t1′、t2′：热、冷流体的进口温度，℃；t1″、t2″：热、冷流体的出口温度，℃；G1c1，G2c2：热、冷流体的热容量，W/℃。
即各项温度的角标意义为：“1”是指热流体，“2”是指冷流体；”′”指进口端温度，”″”指出口端温度。
6.2.2.2 对数平均温差法应用对数平均温差法计算的基本计算公式如式(6-12)所示，式中平均温差对于顺流和逆流换热器，由传热学可得，均为：（6-14）由于温差随换热面变化是指数曲线，顾流与逆流相比，顺流时温差变化较显著，而逆流时温差变化较平缓，故在相同的进出口的温度下，逆流比顾流平均温差大。
此外，顾流时冷流体的出口温度必然低于热流体的出口温度，而逆流则不受此限制。
故工程上换热器一般都尽可能采用逆流布置。
逆流换热器的缺点是高温部分集中在换热器的一端。
除顺流、逆流外，根据流体在换热器中的安排，还有交叉流、混合流等。
对于这些其它流动形式的平均温差，通常都把推导结果整理成温差修正系数图，计算时，先一律按逆流方式计算出对数平均温差，然后按流动方式乘以温差修正系数。
用对数平均温差法计算虽然较精确，但稍显麻烦。
当Δt′/Δt″<1.7时，用算术平均温差代替对数平均温差的误差不超过2.3%，一般当Δt′/Δt″<2时，即可用算术平均温差代替对数平均温差，这时误差小于4%，即Δt m=（Δt′+Δt″）/26.2.2.3 效能-传热单元数法（ε-NTU法）换热器热工计算分为设计和校核计算，它们所依据的都是式(6-12)、(6-13)。
热交换的计算
热效率
01
表示热交换设备的有效能量转换比例，即设备输出的有用能量
与输入的总能量之比。
热效率的数值范围
02
通常在0到1之间，表示设备能量转换效率的高低。
影响因素
03
设备的设计、制造质量、运行工况以及操作条件等都会影响热
效率。
热效率的计算公式
公式
热效率 = （有效能量/总能量）× 100%
应用场景
用于评估热交换设备的性能，指导设备选型、优化和节能改造。
热交换器的设计原则
高效换热
选择合适的换热器类型和材料，优化换热面 积和流道设计，提高换热效率。
经济合理
在满足换热要求的前提下，尽量降低制造成 本和维护成本。
稳定可靠
保证换热器的稳定性和可靠性，确保长期运 行无故障。
环保节能
采用环保材料和节能技术，减少能源消耗和 排放。
热交换器的优化设计
数值模拟
利用数值模拟软件对换热器进行模拟 分析，优化流道和换热元件的设计。
实验研究
通过实验研究验证换热器的性能，并 根据实验结果对设计进行优化。
强化传热
采用强化传热技术，如振动、超声波 、电场等，提高换热效率。
多目标优化
综合考虑多个目标函数，如换热效率 、成本、体积等，进行多目标优化设 计。
05
CATALOGUE
热交换的实验研究
实验目的
01
02
03
验证热交换理论
通过实验研究，验证热交 换理论的正确性和实用性 。
02
03
04
空调系统
通过冷热交换实现室内温度的 调节。
工业制程
在化工、制药、食品加工等领 域，利用热交换进行物料加热
换流器热量及面积计算公式
换流器热量及面积计算公式换流器（也称为热交换器或换热器）是一种设备，用于将热量从一个介质传递给另一个介质，从而实现热能的转移。
在工业和建筑领域，换流器广泛应用于空调系统、冷却塔、石油炼化等领域。
换流器的热量和面积计算是设计换流器时必不可少的一步。
下面将介绍两种常用的换流器热量和面积计算公式。
1.热量换算公式：换热器的热量计算通常使用传热的基本公式：Q=U×A×ΔTm其中，Q表示换热器的热量传输量（单位为热量单位/时间，如瓦特或千瓦），U是换热系数（单位为热导率乘以传热面积除以传热距离），A是传热面积（单位为平方米），ΔTm是温度差（单位为摄氏度或开尔文）。
热传导系数（U）是换热器设计的重要参数，它代表了换热介质的传热特性。
根据具体的换热器类型和传热介质，U的计算方法有所不同。
以下是一些常用的U计算方法：-对于管壳式换热器：U=1/[（1/h1）+（ΣRi）+（1/h2）]其中，h1和h2分别是冷介质和热介质的对流传热系数，ΣRi是壳程内的热阻总和。
-对于板式换热器：U=1/[（1/h1）+(1/h2）+（ΣRi）]其中，h1和h2分别是冷介质和热介质的对流传热系数，ΣRi是板内的热阻总和。
需要注意的是，这里的对流传热系数（h）和壳程或板内的热阻（Ri）通常需要通过实验或文献资料获得。
-对于其他类型的换热器，需要根据具体的情况选择相应的换热系数计算方法。
2.面积计算公式：换热器的面积计算方法与热量计算有关，可以根据热量换算公式中的公式进行求解。
假设我们已经知道了换热量（Q）、热传导系数（U）和温度差（ΔTm），则面积（A）可以通过如下公式计算：A=Q/(U×ΔTm)这个公式也可以反过来使用，即通过已知的面积和热传导系数来计算热量：Q=U×A×ΔTm需要注意的是，这里的单位需要保持一致。
如果使用的是国际单位制（如瓦特、米、摄氏度等），则公式中的计算结果也是以国际单位制表示的。
换热器的传热及阻力计算
逆流的 tm 最大，顺流则最小；
(2)顺流时 t1 t2 ，而逆流时，t2 则可能大于 t1 ，可见，
逆流布置时的换热最强。
Ti
dq
T
In
dT1
Ti
To
T dq
dT2
ddTTc2
Out
In
ddTTh1
To
Out
(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。
假设换热器向外界散热不计。则三式相等。
§ 2.2 换热器传热计算的基本方法 和步骤
• 换热器的热计算的内容 • 换热器的基本方法及步骤
平均温差法 效率单元数(-NTU)法
一、换热器的传热计算内容
1、两种类型的设计
(1)设计计算：设计一个新的换热器，以确定所需的换热面积。 (2)校核计算：核算已有换热器在非设计工况下的传热性能 。
W2 t2 t2 Wmint1 t2
对于一个已存在的换热器，如果已知了效能 和冷热流体的进 口温差，则实际传热量可很方便地求出
q qmax Wmin T1 T2
那么在未知传热量之前， 又如何计算？和那些因素有关？
以顺流换热器为例，并假设 qm1c1 qm2c2 Wmin W1 ，则有
kA Wm in
(1
Cr
)
1 Cr
换热器效能公式中的 kA 依赖于换热器的设计，Wmin 则依赖
于换热器的运行条件，因此，kA Wmin 在一定程度上表征了换
热交换器传热计算的基本方法
i1 i2
C1 C2
分别为热流体与冷流体的焓，J/Kg 分别为两种流体的定压质量比热，J/(Kg·℃)
Q M1c1 t1 t1t1 M1c1 t1 t2t1 M1c1t1 W1t1
Q
Q
M 2c2
M
t2
1
t
t21
C1dt1 M 2 C2dt2
M 2c2t2t2 W2t2
热交换器传热计算的基本方法
热交换器热计算的基本原理
1.1 热计算基本方程 1.2平均温差法 1.3 效率—传热单元数法（传热有效度） 1.4热交换器热计算方法的比较 1.5流体流动方式的选择
1.1 热计算基本方程式
进口温度t1
热流体1
流量 M1 比热容 c1
冷流体2
热交换器的换热面积F
进口温度 t 2 流量 M 2
（2）传热系数是常数；
t1
（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。
要想计算沿整个换热面的平均温差，
t2
首先需要知道当地温差随换热面积的
变化,然后再沿整个换热面积进行平均。
t1 dt1 t1 t2 dt2 t2
在假设的基础上，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：
讨论：
1 考虑热损失的情况下：Q1 Q2 QL 或 Q1L Q2
L 以放热热量为准的对外热损失系数，通常为0.97-0.98
2
由式③可以知道 W1 W2
t 2 t1
冷流体的加热度 热流体的冷却度
可见 ：两种流体在热交换器内的温度变化与他们的热容量成反比
3 由 W1t1= W2t2 =Q，还可以知道，在热交换器内，热容量
第一章+热交换器热计算的基本原理
t t tm t ln t
对数平均温差 （LMTD） 如果，
tmax 2 tmin
tmax tmin tlm tmax ln tmin
可用算术平均温差代替对数平均温差，误差在+4％以内。 算术平均温差
1 tm tmax tmin 2
• • •
顺流和逆流的比较
• 在同样的传热单元数时，逆流的ε总是大于顺流，且随NTU的 增大而增大；顺流，ε随NTU增大而趋于定值，ε达到一定值 后，NTU的增大对ε没有贡献。 • 在流体进、出口温度相同的条件下，逆流的平均温差最大，顺 流则最小，其他的流动方式介于顺流和逆流之间。逆流时所需 传热面最小或传热量最多。 • 逆流时，冷流体的出口温度t2″可高于热流体的出口温度t1″， 而顺流时，t2″总是低于t1″。所以，逆流时可以有较大的温度 变化δt，可使流体消耗减小。但是片面追求高的温度变化会使 得换热器两端的温差降低，平均温差降低，换热面积增加。 • 从热工角度看，逆流比顺流有利，但流体的最高温度发生在换 热器一端，一端壁温高。而且，逆流时传热面在整个长度方向 上温度差别大，壁面温度不均匀。
其中
KFx
t t e KF
+ 顺流 - 逆流
1 1 W1 W2
W1 W2
沿 热 流 体 方 向
顺流： W1 W2 逆流： W1 W2
W1 W2
0
两流体间温差总是不断减小 两流体间温差不断减小 两流体间温差不断增大
0 0
顺流和逆流的平均温差：
Qi 故，总传热面： F i 1 K i ti
n
tm int
Q F K tm
Q n Qi t i 1 i
（完整版）换热器计算步骤..
（完整版）换热器计算步骤..第2章工艺计算2.1设计原始数据表2—12.2管壳式换热器传热设计基本步骤（1）了解换热流体的物理化学性质和腐蚀性能（2）由热平衡计算的传热量的大小，并确定第二种换热流体的用量。
（3）确定流体进入的空间（4）计算流体的定性温度，确定流体的物性数据（5）计算有效平均温度差，一般先按逆流计算，然后再校核（6）选取管径和管内流速（7）计算传热系数，包括管程和壳程的对流传热系数，由于壳程对流传热系数与壳径、管束等结构有关，因此，一般先假定一个壳程传热系数，以计算K，然后再校核（8）初估传热面积，考虑安全因素和初估性质，常采用实际传热面积为计算传热面积值的1.15~1.25倍l（9）选取管长（10）计算管数NT（11）校核管内流速，确定管程数（12）画出排管图，确定壳径D和壳程挡板形式及数量等i（13）校核壳程对流传热系数（14）校核平均温度差（15）校核传热面积（16）计算流体流动阻力。
若阻力超过允许值，则需调整设计。
第2章工艺计算2.3 确定物性数据2.3.1定性温度由《饱和水蒸气表》可知，蒸汽和水在p=7.22MPa、t>295℃情况下为蒸汽，所以在不考虑开工温度、压力不稳定的情况下，壳程物料应为蒸汽，故壳程不存在相变。
对于壳程不存在相变，其定性温度可取流体进出口温度的平均值。
其壳程混合气体的平均温度为：t=420295357.52+=℃（2-1）管程流体的定性温度：T=3103303202+=℃根据定性温度，分别查取壳程和管程流体的有关物性数据。
2.3.2 物性参数管程水在320℃下的有关物性数据如下：【参考物性数据无机表1.10.1】表2—2壳程蒸气在357.5下的物性数据[1]：【锅炉手册饱和水蒸气表】表2—32.4估算传热面积 2.4.1热流量根据公式（2-1）计算：p Q Wc t =? 【化原 4-31a 】（2-2）将已知数据代入（2-1）得：111p Q WC t =?=60000×5.495×310 (330-310)/3600=1831666.67W式中： 1W ——工艺流体的流量，kg/h ；1p C ——工艺流体的定压比热容，kJ/㎏.K ；1t ?——工艺流体的温差，℃；Q ——热流量，W 。
换热器热量及面积计算公式
换热器热量及面积计算公式换热器是工业生产中常用的设备之一，用于将热量从一个介质传递到另一个介质。
其核心功能是通过增大热交换面积，使热量能够更加有效地传递。
在换热器的设计中，热量及面积的计算是至关重要的。
换热器的热量计算是根据热传导的基本原理来进行的。
热传导是指热量从高温区域传递到低温区域的过程。
热传导的速率与温度差、介质的导热系数和热传导距离有关。
换热器的热量传递公式可以表示为：Q=U×A×ΔT其中，Q表示热量传递量，U表示换热系数，A表示换热面积，ΔT表示温度差。
换热系数U是一个关键的参数，它表示单位面积上，单位时间内热量的传递量。
换热系数的大小受多种因素影响，包括换热器的结构、介质的性质和流体运动方式等。
为了计算得到准确的热量传递量，我们需要确定换热系数U的数值。
换热系数U的计算可以根据实际情况采取不同的方法，常见的有经验法、理论法和试验法等。
换热器面积计算公式：换热器的设计中，换热面积的计算是为了满足所需的热量传递量。
基本原则是通过增大换热面积，提高热量的传递效率。
换热器的面积计算公式可以表示为：A=Q/U/ΔT其中，Q表示所需的热量传递量，U表示换热系数，ΔT表示温度差。
根据这个公式，我们可以根据所需的热量传递量来计算换热器的面积。
需要注意的是，在实际应用中，热量及面积的计算往往需要考虑许多复杂的因素，比如介质的流动性质、传热表面的布局和形式、管路的阻力损失等。
因此，在设计换热器时，需要综合考虑这些因素，以确保换热器能够满足所需的热量传递要求。
此外，还有一些常见的换热器类型，如壳管式换热器、板式换热器、螺旋板换热器等，它们的热量及面积的计算公式可能会有所不同。
因此，在实际应用中，需要根据具体的换热器类型和设计要求来选择相应的计算公式。
总结起来，换热器的热量及面积计算是一个复杂的过程，需要综合考虑多种因素。
上述的热量及面积计算公式只是基本的参考，实际设计中还需要根据具体情况进行调整和优化。
1 热交换器的热基本计算
顺流情况下的平均温差
1 1 d[t ( x)] dt1 ( x) dt2 ( x) qm1c1 qm2c2 d d
d[t ( x)] k t ( x)dAx 1 1 1 1 qm1c1 qm2c2 W1 W2
ekatt???????顺流情况下的平均温差??xxkatte????m001ede1xaakakaxxxttttdaaaaka???????????????有平均温差mxx001daedae1xaakakaxttttaaka???????????????顺流情况下的平均温差??xxkatte????ekatt?????xt????t??t??m1lnlntttttttttt???????????????????????????由于式中出现了对数故常把?tm称为对数平均温差
t ( x )
式中， 是为简化表达引入的。分离变量并积分：
Ax dt t t μk 0 dA x t ( x) 积分结果为： ln μ kAx t
即：
t x t e-μ kA
x
顺流情况下的平均温差
t x t e
-μ kAx
有当Ax=A时， tx = t”，则：
第一章 热交换器热计算的基本原理
热计算基本方程式
平均温差
传热有效度 热交换器热计算方法的比较 流体流动方式的选择
热交换器设计计算的内容
热交换器设计计算的内容如下： 1）热计算（热力计算） 传热系数 2）结构计算 热交换器主要部件和构件的尺寸 3）流动阻力计算 各类流动阻力，为选择泵和风机提供依据 4）强度计算 强度是否符合要求-按照国家压力容器安全技术标准 传热面积
传热过程分析与换热器的热计算
第四页，共42页。
每米管长的传热量：
q l1t1 f1 ltn d f2 21 k l(tf1 tf2) h 1d 1 2 d 1 h 2d 2
kl h11d1211 lnd d1 2h21d2
对于多层圆管
1
kl 1 n
1ln di 1 1
1d 1
2 i 1
i
di
d 2 n 1
第五页，共42页。
传热过程分析与换热器的热计算
第一页，共42页。
本章要点：1. 着重掌握传热过程的分析和计算（肋壁的传热）
2. 着重掌握临界热绝缘直径的概念和分析计算
3. 着重掌握顺流及逆流的对数平均温差的分析计算 4. 掌握换热器的型式和分类以及换热器的热设计 5. 了解传热的强化和隔热保温技术及有关问题分析 本章难点：临界热绝缘直径、对数平均温差的概念和分析计算
本章主要内容：
第一节 传热过程的分析和计算
第二节 换热器的类型 第三节 换热器中传热过程平均温差的计算 第四节 间壁式换热器的热设计 第五节 热量传递过程的控制(强化与削弱)
第二页，共42页。
传热过程：一侧的热流体通过固体壁面把热量传给另一侧冷流体的过程。 传热过程分析求解的基本关系为传热方程式，即
第十五页，共42页。
一、换热器的分类 1.换热器：把热量从热流体传递给冷流体的热力设备。
2.按换热器操作过程分为：间壁式、混合式及蓄热式(或称回 热式)三大类。
1）间壁式：冷、热流体被间壁隔开，通过间壁换热。 2）混合式：冷、热流体通过直接接触换热。
3）回热式：冷、热流体周期性地流过固体壁面换热。
h 1 h 2 205 00 10
q1 /q = 4347.6/570.3 = 7.623
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，即对已知换热面积的换热器，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基础。
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 ，若流体有相变，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范围很大，设计时可根据实际情况选取中间的某一数值。
若需降低设备费可选取较大的K 值；若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，若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 进行修正。
虽然这些推荐值给设计带来了很大便利，但是某些情况下，所选K 值与实际值出入很大，为避免盲目烦琐的试差计算，可根据式（1）对K 值估算。
式（1）可分为三部分，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 值估算最关键的部分就是对流传热系数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相同。
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。
热交换器传热计算的基本方法PPT精品文档83页
流体1的放热量 流体2的吸热量
q m 1 C 1t1 ' t1 ''
q m 2 C 2t2 '' t2 '
热交换器的传热热量
Akt1t2dA
不考虑热交换器向外界散热热量
流体1的放热量 流体2的吸热量 热39; t 1 '' W 1 t 1 ' t 1 ''
均温差为：
tm 1 A0 A tx dxA 1 A0 A tex k px) A (d x A
tm
1 A
A 0
texp(kAx )dAx
t exp(kA)-1
(1)
k A
lntx t
kAx
Ax A
lnt kA
t
(2)
t exp(kA)
(3)
t
(2)、(3)代入(1)中
对数平均温差
tml n tt tt-1 ltn t t ltn tt
平均传热系数Km
Km
1 A
KdA
A
平均温差△tm
1
tm
1
d
t1t2
tm
1 A
A t1
t2dA
二、 平均温差
流体的温度分布 1、等温有相变的传热 2、热流体等温冷凝、冷流体温度不断上升
冷流体等温沸腾、热流体温度不断下降。 3、没有相变顺流逆流 4、冷凝器（蒸发器）内温度变化情况 5、可凝蒸气和非凝结气体组成的热流体.
Q M 2 c Q 2 t2 M 1t2 t1C 1dM 1t2cM 2t22t2C2Wd22tt2
QW1t1W2t2 ③
t 1 热流体在热换器内的温降值，也称冷却度，℃
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中常用的设备，用于传递热量，将热量从一个介质传递给另一个介质。
在工程领域，有许多换热器的计算方法，包括热负荷计算、传热面积计算和换热器尺寸确定等。
本文将重点介绍这些换热器计算方法。
首先，热负荷计算是确定换热器所需传递的热量量的关键步骤。
热负荷计算通常基于传热流量、温度差以及换热介质的物性参数等。
传热流量是指单位时间内通过换热器的热量，通常以功率的形式表示。
当确定传热流量后，可以根据以下公式计算热负荷：Q=m*C*ΔT其中，Q是传热器的热负荷，m是传热介质的质量流量，C是传热介质的比热容，ΔT是传热介质的温差。
下一步是计算传热面积。
传热面积是换热器的一个重要参数，用于确定换热器的尺寸。
根据传热方程，传热面积与传热速率成正比。
传热速率可以通过以下公式计算：Q/A=U*ΔTm其中，Q/A是单位面积的传热速率，U是传热系数，ΔTm是对数平均温差。
计算传热面积的公式为：A=Q/(U*ΔTm)最后，根据传热面积和其他设计参数，可以确定换热器的尺寸。
换热器尺寸的确定需要考虑多个因素，如流体的流速、管道的直径、管子的长度等。
以管壳式换热器为例，通常需要考虑流体的流速，以保证足够的传热效果，并避免流体的压降过大。
此外，还需要考虑换热器的结构和材料。
换热器的结构包括板式、管壳式、管束式等，根据具体的使用场景选择合适的结构。
同时，根据介质的性质，选择合适的材料，如不锈钢、铜等。
总之，换热器的计算方法主要包括热负荷计算、传热面积计算和换热器尺寸确定。
这些计算方法在工程设计中起着重要的作用，能够帮助工程师确定换热器的尺寸和性能参数，确保换热器具有良好的传热效果。