11平均温差法设计计算

传热学平均温差法换热器热计算一、平均传热温差1、算术平均温差222211mttttt端差：换热器端部两流体的温差。2'mttt算术平均温差2、顺流和逆流的对数平均温差对任意的微元换热面dA的传热情况进行研究，得到Δtx的计算公式。AmAtAt0xxd1dAΔtxminmaxtt、tt、分别表示换热器端差中的大者和小者对于顺流和逆流换热器，对数平均温差计算式为minmaxminmaxtlnttttm例题1有一管壳式水—水换热器，管内为热水，进、出口温度分别为100℃和80℃；壳侧为冷水，进、出口温度分别为20℃和70℃。试确定：（1）该换热器的算术平均温差；（2）顺流布置时的对数平均温差；（3）逆流布置时的对数平均温差。解：（1）该换热器的算术平均温差为222211mttttt27020280100=45℃（2）顺流布置的对数平均温差为100℃80℃20℃70℃100-20=80℃80-70=10℃1080ln1080lnminmaxminmaxmttttt=33.6℃（3）逆流布置的对数平均温差为100℃80℃20℃70℃100-70=30℃80-20=60℃3060ln3060lnminmaxminmaxmttttt=43.3℃在相同的冷、热流体进、出口温度下，逆流布置的换热器平均温差大于顺流情况下平均温差。热水进、出口温度分别为100℃和80℃；冷水进、出口温度分别为20℃和70℃mtkA顺流逆流AA3、其它流动形式下的对数平均温差是给定的冷热流体的进、出口温度布置成逆流时的温差。逆)(mt逆)(mmtt逆)(mt是小于1的修正系数，与换热器的形式等有关，可查相关资料。1壳程，2、4、6、8…管程的值P2122ttttP2211'ttttR例题2有一1-2型管壳式水—水换热器，管内为热水，进、出口温度分别为100℃和80℃；壳侧为冷水，进、出口温度分别为20℃和70℃。试确定该换热器的对数平均温差。解：例题1中已计算出如果该换热器逆流布置的对数平均温差，在此略过。4.0207080100',625.020100207022112122ttttRttttP首先计算两个无量纲参数1壳程，2、4、6、8…管程的值P4.0625.0RP9.0温差修正系数C393.439.0ommtt该换热器的对数平均温差为换热器热计算分两种情况：设计计算和校核计算。二、换热器热计算的两种类型校核计算：对已有或已选定了换热面积的换热器，在非设计工况条件下（一般已知两种流体的流量和进口温度），核算它能否胜任规定的新任务。设计计算：根据换热任务（一般已知两种流体的流量、进口温度、出口温度其中的5个量），设计一个新的换热器，确定所需的换热面积。对已有或设计好的换热器进行校核计算时，一般已知换热器的换热面积A、两侧流体的质量流量、进口温度等5个参数。由于两侧流体的出口温度未知，传热平均温差无法计算；同时由于流体的定性温度不能确定，也无法计算换热面两侧对流传热的表面传热系数及通过换热面的传热系数，因此不能直接求出其余的未知量。在这种情况下，通常采用试算法，其具体计算步骤可参考相关书目。关于校核计算21mmqq、''21tt、设计计算的基本步骤（1）由热平衡方程计算未知的流体温度（或流量）和传热量；)(22221111ttcqttcqmm（2）确定换热器的类型；（3）计算换热器的平均温差；（4）计算总传热系数；（5）利用传热方程式计算换热器面积。oiooiio1ln211hdddhddkmtkΦA例题3有一逆流管壳式水—水换热器，管内为热水，进、出口温度分别为100℃和80℃，热水的流量为4.159kg/s；壳侧为冷水，进、出口温度分别为20℃和70℃。换热器的总传热系数为964W/(m2·K)。（1）试确定该换热器的换热面积；（2）若换热器的管束采用的是内径16mm、壁厚为1mm的钢管，管子的总数为53根，单管程布置。试计算每根管子的长度。分析：该问题虽属于设计计算，但是问题中已给出了换热器布置的基本形式以及总传热系数，因此只需计算换热器的换热量和平均温差，便可利用传热方程式确定换热器的面积，从而计算出每根管子的长度。解：管内的热水平均温度为（100+80）/2=90℃，查得其温度下比热容为4208J/(kg·K)换热器的换热器量可由热流体的放热计算换热器的面积为由例题1得换热器的对数平均温差为每根管子的长度为1111ttcqm801004208159.4W3500021℃3.433060ln3060lnminmaxminmaxmtttttmtkΦA3.43964350021=8.38m2odnAl018.014.35338.8=2.79m练习1.一套管式换热器，内管中质量流量为3000kg/h的热水从90℃冷却到60℃。环隙中冷却水从20℃升温到40℃。换热器总传热系数为2000W/(m2·K)。如果水的比热容取4174J(/kg·K)，求：(1)冷却水用量；(2)该换热器所需最小的传热面积。2.一台逆流管壳式换热器，管外机油进口温度为90℃，出口温度为70℃，管内冷却水进口温度为25℃，已知机油的比热为2.17kJ/(kg·K)，流量为12kg/s；水的比热为4.17kJ/(kg·K)，流量为5kg/s，换热器传热系数340W/(m2.K)。求：(1)冷却水的出口温度为多少?(2)为满足换热要求，该换热器面积应多大?再见！