传热过程计算 .ppt

5.5 换热器计算的设计型和操作型问题 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。 1.设计型计算 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 LMTD法 * 第三十页，共五十六页，2022年，8月28日 5.5 换热器计算的设计型和操作型问题 ①根据已知的三个端部温度，由热量衡算方程计算另一个端部温度； ②由选定的换热器型式计算传热系数K； ③由规定的冷、热流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Dtm； ⑥由传热速率方程计算传热面积 。 * 第三十一页，共五十六页，2022年，8月28日 5.5 换热器计算的设计型和操作型问题 e-NTU法 1．根据已知的三个端部温度，由热量衡算方程计算另一个端部温度； 2．由选定的换热器型式计算传热系数K； 3．由规定的冷、热流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 。 * 第三十二页，共五十六页，2022年，8月28日 5.5 换热器计算的设计型和操作型问题 例5-2 一列管式换热器中，苯在换热器的管内流动，流量为1.25 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。 * 第三十三页，共五十六页，2022年，8月28日 5.5 换热器计算的设计型和操作型问题 2.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。 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。 * 第三十四页，共五十六页，2022年，8月28日 5.5 换热器计算的设计型和操作型问题 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 如下 e-NTU法 ① 由已知换热器型式计算传热系数K； ② 由已知条件计算NTU、CR； ③ 通过计算式或算图，由计算的NTU、CR值和流动排布型式确定e； ④ 由 计算传热速率，并由一侧流体的热量衡算式或以下两式计算出口温度 * 第三十五页，共五十六页，2022年，8月28日 5.5 换热器计算的设计型和操作型问题 LMTD法 ①假设出口温度，根据热量衡算方程计算另一个出口温度； ②由已知换热器型式计算传热系数K； ③计算逆流平均温差Dtm； ④由P、R值，并根据流动排布型式由j—P、R曲线确定j； ⑤由 计算传热速率； ⑥由已知的传热速率Q和（mccpc）、（mchph）通过热量衡算方程计算出口温度； ⑦对比第一步所假定的出口温度。如果不一致，则重新假定反复计算，直到出口温度计算值与假定值的偏差符合精度要求。 * 第三十六页，共五十六页，2022年，8月28日 5.5 换热器计算的设计型和操作型问题 例5-3 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8.33kg/s，温度要求由150℃降到65℃；锅炉给水的流量为9.17kg/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？ * 第三十七页，共五十六页，2022年，8月28日 5.6 传热系数变化的传热过程计算 在稳态传热过程的计算中，一般均假设流体的物性及传热系数K为一平均值而在整个换热器的传热过程中维持恒定。 当加热或冷却粘度较高的流体，或流体进出口温度变化较大时，流体物性的变化较显著，此时将物性和传热系数K作为常数处理时将导致传热过程计算的较大误差。 ①减小这一误差的最简单处理方法是假定传热系数K与传热温差成线性关系。 传热速率可表示为 *