传热学课程设计.doc

传热学课程设计说明书

设计题目 换热器的设计及换热器的效核计算

热 能 系 0901 班

设 计 者 贺江哲

指导教师 阴继翔

2011 年 9 月 16 日

太原理工大学电力学院
传热学课程设计
一、题目类型
换热器的设计及换热器的效核计算。
二、 任务及目的
换热器的热计算：在熟练掌握符合换热器的基础上，对实际工程中广泛应用的表面式换热器进行设计或校核计算，并对换热计算的两种方法—对数平均温压法（LMDT）以及效能—传热单元数法（-NTU法）进行比较，找出各自在算法上的优缺点以及对计算结果的影响程度。掌握工程中常用的试算逼近法，逐步培养分析问题以及综合思维的能力。
三、计原始资料
两种流体不相混合的一次交叉流管翅式换热器—见附图，用于加热流量为3.2/s的一个大气压的空气，使其温度从18℃升高到26℃。热水进入管道的温度为86℃。已知换热器面积为9.29，传热系数k=227W/(·K),试计算水的出口温度计传热量。

解：a)传热单元数法
由空气的能量平衡计算传热量
入口处空气的密度

空气的质量流量为：

传热量：
由题意还不知道是水的值还是空气的值，如果是空气，则可直接算出NTU，并利用10-34水的流量，进而求出水的出口温度。如果水是，那么查10-34图时还必须用试凑法，先假设空气是，则

基于空气为的流体，其效能为：

附图10-34（传热学课本）
查图10-34可知，我们找不到可满足上述参数的曲线，这就要改用水为的流体进行计算：
首先 （a）
（b）
（c）

计算时假设一组水的流量值，由式（a）即可得相应的NTU之值，再由式（b）热水得温降，从而由（c）得出相应的值。应当指出，这一值是由热平衡得出的；另一方面，根据NTU，与之间的关系，还可以从图10-34查出一个相应的值。正确的值应是按式（c）算出的与按图10-34查出的相等。为减少因查图而引入的不准确性，引入两侧不相混合的一次交叉流的理论分析式如下：

（d）

对六种值的计算结果如下表所示：

NTU

按式d算的
按式c算得
0.3333333
1299.587542
1.62269163
24
0.723361242
0.352941176
0.25
974.6906565
2.163589018
32
0.823970051
0.470588235
0.2
779.7525252
2.704486272
40
0.88471
0.588235294
0.15
584.8143939
3.605981696
53.33334
0.948238
0.784313725
0.13
506.8391414
4.160748111
61.5384615
0.967834665
0.904977375
0.12
467.8515151
4.50747712
66.6666667
0.976133959
0.980392156

附机算的程序和截图：
Function JS()
Dim QCmax As Double
Dim i As Single
Dim QCmin As Double
Dim NTU As Double
Dim K As Integer
Dim A As Single
Dim Q As Double
Dim Dt As Double
Dim n As Double
Dim e1 As Double
Dim e2 As Double
Dim tmax As Integer
dtmax = 68 '最大温差
Q = 31190.10101 '传热量
K = 227 '换热系数
A = 9.29 ' 换热面积
temp = 0.3 '假设初始值
QCmax = 3898.762626 '空气当量
For i = 0 To 1 Step 0.01
temp = temp - 0.005
QCmin = QCmax * temp
NTU = K * A / QCmin
Dt = Q / QCmin
n = NTU ^ (-0.22)
e1 = 1 - Exp((Exp(-NTU * temp * n) - 1) / n / temp)
e2 = Dt / dtmax
If Abs(e1 - e2) < 0.01 Then
Print "方法（d）计算结果为：0" & e1, "方法（c）计算结果为：0" & e2
Exit For
End If
Next
End Function

Private Sub Command1_Click()
JS
End Sub

由此确定水的当量：

出口温度
b）平均温差法
由空气的能量平衡计算传热量
入口处空气的密度

空气的质量流量为：

传热量：

设则

查图得

故假设不成立
另设同上述方法得

查图得

故假设不成立
另设同上述方法得

查图得

故假设成立

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