换热器设计入门课件.ppt

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1、热交器原理及应用张老师2010年9月15日目录一、绪论1、换热器研究的意义与重要性2、换热器应用领域二、换热器原理及分类1、换热器原理2、按流动形式3、按使用领域划分三、换热器热计算方法和应用1、计算方法2、设计计算方法3、校核计算方法4、比拟设计计算方法四、热交换器在制冷空调行业的应用1、换热器形式与特点2、应用领域3、计算方法冷凝器的设计计算蒸发器的设计计算三、换热器热计算方法和应用1、计算方法对于换热器的计算方法，书中介绍有两种计算方法，即平均温差法和传热单元数法，实际上，除此两种方法外还有一种方法，暂称之为比拟计算方法。所谓的平均温差法是建

2、立在已知传热温差的情况下选用的，根据此传热温差，便可设计能满足散热的换热器。其分为为设计计算和校核计算。设计计算的基本步骤为：1、首先应用传热方程式和热平衡方程式进行求解的计算方法。2、初步布置换热面，并计算出相应的传热系数；3、根据已知条件，有热平衡式求出待定的未知温度；4、求出对数平均温差，(要考虑流动状况和修正系数)；5、由传热方程式求出所需传热面积，并核算换热面两侧的流动阻力；6、如流阻过大，，则改变方案设计，重新进行计算；校合计算是的步骤为：1、在已知某些参数的条件下，先假设一个流体的温度，按热平衡方程式算出另一温度；2、求出对数平均温差

3、，(要考虑流动状况和修正系数)；3、计算出相应的传热系数；4、算得换热量，但由于某些温度是假设的，因此，得到的换热量值也是有误差的，不真实的；5、用热平衡式求得另一个换热量值，同理此值也是不真实的；6、比较两个换热量值，误差控制在2%~5%以内，重新设定假设温度，重复1~5过程，直至两个换热量值的误差达到规定的误差范围内为止；另外，利用通常称之为传热单元数法，即ε-NTU法也可进行校核计算，其带来的计算误差要比前小得多。1、换热器效能的定义是犹如所说的冷却效率，其关联式是：上式中，T1，T2为热流体进出口温度，T3，T4为冷流体进出口温度，知道了效

4、能比，就可分方便的得出未知的温度。2、按顺流或逆流式计算效能：3-1利用传热单元数表示的效能计算公式与图线表结合起来使用，可大大简化计算工作量，如将其制成数据表的形式，在编程中应用，更可缩短计算时间和减少编程时间，减小程序量。上式3-3中的NTU式换热器设计中的一个无量纲参量，从某种意义上可说成是传热系数和传热面积之积的度量。值得指出，当一侧流体发生相变时，由于(GmCp)max趋于无穷大，因此上式3-4可改写成：当两侧的水当量相等时，3-4、3-5可简化成：3-6传热单元数法计算换热器：根据ε-NTU的定义及换热器两类热计算的任务可知，设计计算是

5、已知ε求NTU，而校核计算则是由NTU求取ε，计算方法与前讲的步骤一致。在实际应用中，如已知了传热系数k，就不必再假设未知温度，那么这个传热系数k的选取，有两种途径，一是根据推荐的换热流体所能达到的传热系数范围，进行选取，如图表3.1所示。其次，如有数据库的实测数据，也可取得数据且很快完成计算。利用数据库进行计算的方法，这就是下面要讲的比拟计算方法。比拟计算方法比拟法称为计算的第三种方法，其是利用现有的翅形、管子尺寸和结构布置形式作为母体，假设新设计的换热器，其设计工况和加工工艺等均和母体相同或类似，其传热系数与母体等同，然后进行设计的一种方法，这

6、种方法，在企业中比较管用，它可缩短换热器的设计开发周期，且成功率比较高，但其最大的要求就是要有现成的换热器试验数据库，目前国内外大的换热器加工企业或公司均有这样的数据库。这对小企业或没有传热性能试验台的单位来说，由于没有数据库，因此应用难度较大，即便已委托某些单位进行测试得到的数据来进行类比，也有一个可信度的问题，相对来说成功率要差些，因此，在应用比拟法时应引起注意。下面结合一个例题，来推出计算方法。流体种类总传热系数KW/(m2·K)水—气体12~60水—水800~1800水—煤油350左右水—有机溶剂280~850气体—气体12~35饱和水蒸气

7、—水1400~4700饱和水蒸气—气体30~300饱和水蒸气—油60~350饱和水蒸气—沸腾油290~870气气换热器设计一、已知条件：增压空气进口温度170℃增压空气出口温度55℃增压空气流量425kg/h空气进口温度25℃空气流速10m/s芯子高140mm芯子宽600mm芯子厚65mm拟选用管子尺寸65×7.8mm拟选用波带尺寸波高7.08mm，波距3.5mm二、计算量增压空气流量0.118kg/s增压空气侧放热量设两侧热量相等即空气侧出口温度计算按空气平均温度重新选取密度得1.194kg/m3，再计算空气侧出口温度按空气平均温度重新选取密度得

8、1.198kg/m3再计算空气侧出口温度两者计算出口温度误差为0.1%，计算完成，即两侧的四个温度分别为计算空气侧的吸热量