福州大学化工原理电子教案传热 给定条件:换热器的传热面积及有关尺寸,传热任务 计算目的:判断现有换热器对指定的传热任务是否适用。 (2)操作型问题的计算方法 在换热器内所传递的热流量,可由总传热速率方程式计算。同时还应满足热量衡算式,即(对逆流) Q=m1c1(-n)=k1(-2)02 Q=m;cp(1-T2)=m,2cn2(2-1)→12-4 .c (T1-72) 联立以上两式,可得 KA 1--sI pl t, msICpl 2C 对于第一类命题的操作型问题,可将传热基本方程式变换为线性方程,然后采用消元法求出冷、热流 体的温度。还可以采用传热效率与传热单元数法(E-MTU法)或传热单元长度与传热单元数法求解均可 避免试差。传热单元数法(E-MU法)或传热单元长度与传热单元数法见后面内容 对于第二类命题的操作型问题,须直接处理非线性的总传热基本方程式,无论采用何种方法求解,试 差均不可避免 (3)换热器的校核计算 换热器的校核计算问题是操作型问题中最简单的一种,后面将通过例题说明。 (4)传热过程的调节 传热过程的调节问题本质上也是操作型问题的求解过程,下面以热流体的冷却为例加以说明 在换热器中,若热流体的流量m、或进口温度T发生变化,而要求其出口温度7保持原来数值不变 可通过调节冷却介质流量来达到目的。但是,这种调节作用不能单纯地从热量衡算的观点理解为冷流体的 流量大带走的热量多,流量小带走的热量少。根据传热基本方程式,正确的理解是,冷却介质流量的调节, 改变了换热器内传热过程的速率。传热速率的改变,可能来自△的变化,也可能来自K的变化,而多数 是由两者共同引起的。 如果冷流体的α远大于热流体的α,调节冷却介质的流量,K基本不变,调节作用主要要靠Δ-的变 化。如果冷流体的α与热流体的a相当或远小于后者,改变冷却介质的流量,将使Δt和K皆有较大变化, 此时过程调节是两者共同作用的结果。如果换热器在原工况下冷却介质的温升已经很小,即出口温度t2很 低,增大冷却水流量不会使Δ有较大的增加。此时,如热流体给热不是控制步骤,增大冷却介质流量可 使K值増大,从而使传热速率有所增加。但是若热流体给热为控制步骤,增大冷却介质的流量已无调节作 用。这就提示我们,在设计时冷却介质的出口温度也不宜取得过低,以便留有调节的余地 665传热单元数法 传热计算可分为设计型问题和操作型问题两大类。对设计型问题联立求解总传热速率方程和热量衡算 式即可解决,但联立求解方程法不便于解决操作型问题。求解操作型问题显然采用传热效率与传热单元数 法比较方便。 (1)逆流操作 ①当m31Cp1<m2Cp2(即热流体热容流量小时),由前面的推导可得 12=m(-2)+h ms2Cp2 msICpI(, T (T1-72)-11 ms2Cp2 =In m msIc 1福州大学化工原理电子教案 传热 - 9 - 给定条件：换热器的传热面积及有关尺寸，传热任务。 计算目的：判断现有换热器对指定的传热任务是否适用。 （2） 操作型问题的计算方法 在换热器内所传递的热流量，可由总传热速率方程式计算。同时还应满足热量衡算式，即（对逆流） ( ) ( ) ( ) 2 1 1 2 1 2 2 1 s1 p1 1 2 ln T t T t T t T t Q m c T T KA − − − − − = − = ( ) ( ) ( ) 1 2 s 2 p 2 s1 p1 s1 p1 1 2 s 2 p 2 2 1 2 1 T T m c m c Q = m c T −T = m c t − t  t − t = − 联立以上两式，可得         = − − − s 2 p 2 s1 p1 2 1 s1 p1 1 2 ln 1 m c m c m c KA T t T t 对于第一类命题的操作型问题，可将传热基本方程式变换为线性方程，然后采用消元法求出冷、热流 体的温度。还可以采用传热效率与传热单元数法（  − NTU 法）或传热单元长度与传热单元数法求解均可 避免试差。传热单元数法（  − NTU 法）或传热单元长度与传热单元数法见后面内容。 对于第二类命题的操作型问题，须直接处理非线性的总传热基本方程式，无论采用何种方法求解，试 差均不可避免。 （3）换热器的校核计算 换热器的校核计算问题是操作型问题中最简单的一种，后面将通过例题说明。 （4）传热过程的调节 传热过程的调节问题本质上也是操作型问题的求解过程，下面以热流体的冷却为例加以说明。 在换热器中，若热流体的流量 ms1 或进口温度 T1 发生变化，而要求其出口温度 T2 保持原来数值不变， 可通过调节冷却介质流量来达到目的。但是，这种调节作用不能单纯地从热量衡算的观点理解为冷流体的 流量大带走的热量多，流量小带走的热量少。根据传热基本方程式，正确的理解是，冷却介质流量的调节， 改变了换热器内传热过程的速率。传热速率的改变，可能来自 m t 的变化，也可能来自 K 的变化，而多数 是由两者共同引起的。 如果冷流体的  远大于热流体的  ，调节冷却介质的流量， K 基本不变，调节作用主要要靠 m t 的变 化。如果冷流体的  与热流体的  相当或远小于后者，改变冷却介质的流量，将使 m t 和 K 皆有较大变化， 此时过程调节是两者共同作用的结果。如果换热器在原工况下冷却介质的温升已经很小，即出口温度 2 t 很 低，增大冷却水流量不会使 m t 有较大的增加。此时，如热流体给热不是控制步骤，增大冷却介质流量可 使 K 值增大，从而使传热速率有所增加。但是若热流体给热为控制步骤，增大冷却介质的流量已无调节作 用。这就提示我们，在设计时冷却介质的出口温度也不宜取得过低，以便留有调节的余地。 6.6.5 传热单元数法 传热计算可分为设计型问题和操作型问题两大类。对设计型问题联立求解总传热速率方程和热量衡算 式即可解决，但联立求解方程法不便于解决操作型问题。求解操作型问题显然采用传热效率与传热单元数 法比较方便。 （1）逆流操作 ① 当 s1 p1 m c < s 2 p 2 m c （即热流体热容流量小时），由前面的推导可得 1 2 1 s 2 p 2 s1 p1 2 (T T ) t m c m c t = − +         = − − −         − − − = − − − − s 2 p 2 s1 p1 s1 p1 1 1 2 1 1 1 1 2 s 2 p 2 s1 p1 2 1 1 2 1 s 2 p 2 s1 p1 1 1 1 ln ( ) ln m c m c m c KA T t T t T t T T m c m c T t T T t m c m c T