11平均温差法设计计算-PPT.ppt

11平均温差法设计计算一、平均传热温差一、平均传热温差 1 1、算术平均温差、算术平均温差 端差：换热器端部两流体的温差。端差：换热器端部两流体的温差。算术平均温差算术平均温差 2 2、顺流和逆流的对数平均温差、顺流和逆流的对数平均温差 对任意的微元换热面对任意的微元换热面dA的传热的传热情况进行研究，得到情况进行研究，得到 tx 的计的计算公式。算公式。dAtx分别表示换热器端差分别表示换热器端差中的大者和小者中的大者和小者 对于顺流和逆流换热器，对数平均温差计算式为对于顺流和逆流换热器，对数平均温差计算式为例题例题1有一管壳式水有一管壳式水水换热器，管内为热水，进、出口温度分别为水换热器，管内为热水，进、出口温度分别为 100和和 80；壳侧为冷水，进、出口温；壳侧为冷水，进、出口温度分别为度分别为 20和和 70。试确定：。试确定：（1）该换热器的算术平均温差；）该换热器的算术平均温差；（2）顺流布置时的对数平均温差；）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。）逆流布置时的对数平均温差。解：解：（1）该换热器的算术平均温差为）该换热器的算术平均温差为=45（2）顺流布置的对数平均温差为）顺流布置的对数平均温差为100802070100-20=80 80-70=10=33.6（3）逆流布置的对数平均温差为）逆流布置的对数平均温差为100802070100-7030 80-20=60=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。均温差。热水进、出口温度分别为热水进、出口温度分别为 100和和 80；冷水进、出口；冷水进、出口温温度分别为度分别为 20和和 703 3、其它流动形式下的对数平均温差、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。是给定的冷热流体的进、出口温度布置成逆流时的温差。是小于是小于1的修正系数，与换热器的形式等有关，可查相关资料。的修正系数，与换热器的形式等有关，可查相关资料大家应该也有点累了，稍作休息大家应该也有点累了，稍作休息大家有疑问的，可以询问和交流大家有疑问的，可以询问和交流大家有疑问的，可以询问和交流大家有疑问的，可以询问和交流8 1 1壳程，壳程，2 2、4 4、6 6、8 8管程的管程的y y 值值 P Py y例题例题2有一有一1-2型管壳式水型管壳式水水换热器，管内为热水，进、出口温度分别为水换热器，管内为热水，进、出口温度分别为 100和和 80；壳侧为冷水，进、出口温；壳侧为冷水，进、出口温度分别为度分别为 20和和 70。试确定。试确定该换热器该换热器的对数平均温差。的对数平均温差。解：解：例题例题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。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。首先计算两个无量纲参数首先计算两个无量纲参数 1 1壳程，壳程，2 2、4 4、6 6、8 8管程的管程的y y 值值 P Py y温差修正系数温差修正系数该换热器的对数平均温差为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。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二、换热器热计算的两种类型 校校核核计计算算：对对已已有有或或已已选选定定了了换换热热面面积积的的换换热热器器，在在非非设设计计工工况况条条件件下下（一一般般已已知知两两种种流流体体的的流流量量和和进进口口温温度度），核核算算它它能能否否胜胜任任规规定定的的新任务。新任务。设设计计计计算算：根根据据换换热热任任务务（一一般般已已知知两两种种流流体体的的流流量量、进进口口温温度度、出出口口温温度度其其中中的的5 5个个量量），设设计计一一个个新新的的换换热热器器，确确定定所所需需的的换换热热面面积。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积A A、两侧流体的质量流量、两侧流体的质量流量 、进口温度、进口温度 等等5 5个参数。由于两侧流个参数。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。算法，其具体计算步骤可参考相关书目。关于校核计算关于校核计算设计计算的基本步骤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；）由热平衡方程计算未知的流体温度（或流量）和传热量；（2）确定换热器的类型；）确定换热器的类型；（3）计算换热器的平均温差；）计算换热器的平均温差；（4）计算总传热系数；）计算总传热系数；（5）利用传热方程式计算换热器面积。）利用传热方程式计算换热器面积。例题例题3有一逆流管壳式水有一逆流管壳式水水换热器，管内为热水，进、出口温度分别为水换热器，管内为热水，进、出口温度分别为 100和和 80，热水的流量为，热水的流量为4.159kg/s；壳侧为冷水，进、出口温壳侧为冷水，进、出口温度分别为度分别为 20和和 70。换热器的总传热系数为换热器的总传热系数为964 W/(m2K)。（1）试确定试确定该换热器的换热面积；该换热器的换热面积；（2）若换热器的管束采用的是内径）若换热器的管束采用的是内径16mm、壁厚为、壁厚为1mm的钢管，管子的总的钢管，管子的总数为数为53根，单管程布置。试计算每根管子的长度。根，单管程布置。试计算每根管子的长度。分析：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。面积，从而计算出每根管子的长度。解：解：管内的热水平均温度为（管内的热水平均温度为（100+80）/2=90，查得其温度下查得其温度下比热容为比热容为4208 J/(kgK)换热器的换热器量可由热流体的放热计算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换热器的面积为由例题由例题1得换热器的对数平均温差为得换热器的对数平均温差为每根管子的长度为每根管子的长度为=8.38 m2=2.79 m练练 习习1.一套管式换热器，内管中质量流量为一套管式换热器，内管中质量流量为3000 kg/h的热水从的热水从90冷却到冷却到60。环隙中冷却水从环隙中冷却水从20升温到升温到40。换热器总传热系数为。换热器总传热系数为2000 W/(m2K)。如果。如果水的比热容取水的比热容取4174J(/kgK)，求：，求：(1)冷却水用量；冷却水用量；(2)该换热器所需最小的传热面积。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，出口温度为70，管，管内冷却水进口温度为内冷却水进口温度为25，已知机油的比热为，已知机油的比热为2.17kJ/(kgK)，流量为，流量为12kg/s；水的比热为水的比热为4.17kJ/(kgK)，流量为，流量为5kg/s，换热器传热系数，换热器传热系数340W/(m2.K)。求：。求：(1)冷却水的出口温度为多少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为满足换热要求，该换热器面积应多大?