换热器的串联与并联

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1、换热器的串联与并联1.串联换热器在一管式换热器中，冷热流体逆流操作，热流体的进出口温度分别为和，冷流体的进、出口温度分别为和。现有另外一台完全相同的换热器，试分别计算两台换热器按以下流程操作时，冷流体的出口温度分别为多少(两流体的进口温度不变)？(1)按附图(a)所示流程操作，即串联组合，且每台换热器均为逆流流动；(2)按附图(b)所示流程操作，即串联组合，但A为并流而B为逆流流动；(3)按附图(c)所示流程操作，即串联组合，且两换热器皆为并流流动。(a)t1T2t2T1ABtTT2t1T1AB(b)t1T2t1T1AB(c)t2解：分析：关于换热的计

2、算，本质为热量衡算、温差计算和传热系数计算式的综合应用。这三个公式中，又以热量衡算和温差计算涉及了四个温度，而在热量衡算中除了温度之外还有冷、热流体流量之间的关系式，所以，热量衡算和温差计算式是换热器操作计算的重点和关键，而联系热量衡算和温差计算的过渡正是总传热速率方程，也就是总传热系数。本题是有关换热器调节的，为和原工况下比较，先给出原工况下的热量衡算，温差和总传热速率方程的关系。根据单台换热器的逆流操作工况可得8文章来源：http://www.huanreqi828.com/blog/post/71.html版权所有平均传热推动力由热量衡算式得由传

3、热速率方程(1)按附图(a)的流程操作，相当于传热面积增大一倍，即，而和不变。则热量衡算方程(1)传热速率方程式(2)联立求解式(1)、(2)得组合后的平均推动力为(2)按附图(b)的流程操作，设冷、热流体在换热器A出口处的温度分别为和，则对换热器A可以写热量衡算式和传热速率方程为(3)8文章来源：http://www.huanreqi828.com/blog/post/71.html版权所有(4)联立求解式(3)、(4)可得换热器A的平均推动力为设冷、热流体在换热器B出口处的温度为和，则(5)(6)联立求解式(5)、(6)得换热器的平均推动力设组合后

4、的平均推动力，则，(3)按附图(c)的流程操作，相当于并联操作，传热面积增大一倍，即，和不变，并热量衡算式和传热速率方程分别为(7)8文章来源：http://www.huanreqi828.com/blog/post/71.html版权所有(8)联立求解式(7)、(8)得组合后的总平均推动力为从三种流程的计算结果可以看出，在冷，热流体进口温度相同的条件下，流程(a)因两流体呈纯逆流流动，传热推动力即热流量最大；流程(b)因流体呈纯并流丽流动，传热推动力即热流量最小；而流程(c)介于两者之间。2.并联换热器冷、热流体的总流量分别为与，进口温度分别为和以及

5、A、B两换热器与串联换热器的相同。假设在串联组合时，热流体走壳程，给热系数，冷流体走管程，给热系数。试求换热器并联组合，逆流操作，且冷、热流体均匀分配时，冷流体的出口温度为多少？与串联组合逆流操作相比，总热流量有什么变化？t1W2BA解：由串联换热器的计算结果可知A8文章来源：http://www.huanreqi828.com/blog/post/71.html版权所有根据本题例所给的条件，可求出串联组合时的传热系数为对于并联组合，热量衡算式(1)若壳程中设置多块25％圆缺形挡板，则并联组合时传热系数由传热速率方程式其中所以(2)联立求解式(1)和(

6、2)得在逆流操作时，串联组合与并联组合得总热量比(参见串联传热)为(倍)此结果说明，在总流量不变得条件下，并联组合由于传热系数下降，其传热能力远不如串联组合逆流操作好。但是，如果流体总流量很大。为减少动力能可采用并联组合。8文章来源：http://www.huanreqi828.com/blog/post/71.html版权所有8文章来源：http://www.huanreqi828.com/blog/post/71.html版权所有应用：北京理工大学2004，20分，浙江大学1997水BA溶液附图如附图所示，流量为0.5kg/s、温度为20℃的水(其

7、比热)流过串联的两台列管式换热器，以冷却流量为0.8kg/s、温度为120℃的某溶液(其比热)，测得该溶液的出口温度为65℃。现因故使进口水温降到6℃，问：若保持其它进口条件不变，则溶液的出口温度变为多少?解：分析：欲求溶液出口的温度变化，需先知道原工况下溶液的出口温度，先求溶液的出口温度；然后根据条件的变化确定新工况下的温度，本题表面看来是换热器的串联，其实还是换热过程中三个公式的应用。原工况下，由换热器的逆流操作可得热量衡算，(1)传热推动力，(2)传热速率方程，(3)新工况下，由换热器的逆流操作可得传热速率方程，8文章来源：http://www.

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