第九章传热过程和换热器.pptVIP

多流程壳管式、交叉流、混流式换热器的查表P174逆流平均温差校正系数：第29页，共67页，星期日，2025年，2月5日设计计算：已知：求:A①求Q②求th2③求④求A第30页，共67页，星期日，2025年，2月5日校核计算：已知:求:1.假设th2已知,求得tc22.求3.由所得Q再算th2与假设比较，若差别大假设后再算。第31页，共67页，星期日，2025年，2月5日例题：某1-1型壳管式换热器利用水的余热预热空气。热水以50kg/h的流量流过管内，进口温度为80℃，出口温度为45℃；空气在管外从相反的方向流过，空气流量727.86kg/h，进口温度为25℃。冷热流体的比热为cph=4.18kJ/(kg*℃)，cpc=1.005kJ/(kg*℃)。管内、外表面的对流换热系数各为500W/(m2·℃)和50W/(m2·℃)，管的内直径和外直径分别为100mm和120mm，管子材料的导热系数为36W/(m*℃)。试求所需的换热面积。第32页，共67页，星期日，2025年，2月5日解:Q=mhcph(th1-th2)=50/3600×4.18×1000×（80-45）=2032Wtc2=tc1+Q/(mccpc)=25+2032/(727.86/3600*1005)=35℃=[（80-35）-（45-25）]/ln[(80-35)/(45-25)]=30.8℃第33页，共67页，星期日，2025年，2月5日=44W/(m2*℃）A=Q/(k△tm）=2032/（44×30.8）=1.5m2第34页，共67页，星期日，2025年，2月5日作业9-16换热器设计或校核计算9-17换热器设计计算第35页，共67页，星期日，2025年，2月5日2.有效度-传热单元数法(ε-NTU法)(Heatexchangereffectiveness-Numberofheattransferunits)对于校核问题，可避免试算，无需假设流体出口温度；必须是二流体的热容量mcp和传热系数k在整个换热面上基本不变的情况下才适用。第36页，共67页，星期日，2025年，2月5日参数定义热容比C换热器有效度ε传热单位数NTU第37页，共67页，星期日，2025年，2月5日①热容比C:二流体的热容量mcp之比:C＝(mcp)min/(mcp)max(9-18)当mhcphmccpc时：C＝(mcp)c/(mcp)h当mhcphmccpc时：C＝(mcp)h/(mcp)c第38页，共67页，星期日，2025年，2月5日②换热器有效度ε：换热器的实际传热量与最大可能的传热量之比。或直接定义为热容量小的流体进出口温度差与热、冷流体进口温度差的比值。1（9-19）Q=ε(mcp)min(th1-tc1)第39页，共67页，星期日，2025年，2月5日③传热单位数NTU:它与热容比C和有效度ε共同确定换热器的性能，定义为:NTU＝kA/(mcp)min(9-20a)如mhcph＞mccpc，则NTU＝kA/mccpc(9-20b)如mhcph＜mccpc，则NTU＝kA/mhcph(9-20c)传热单位数NTU为一无量纲量，其值大则换热器的有效度ε高。物理意义：因NTU中包含k和A，而它们分别代表换热器的运行费用和初投资，故NTU是一个反映换热器综合技术经济性能的指标。第40页，共67页，星期日，2025年，2月5日建立一个ε、C和NTU的关系式；根据已知的冷热流体进口温度、m、cp、k、A，定出C和NTU，代入关系式解出ε后，就可利用ε消去或解出未知的流体出口温度，而这些温度在采用对数平均温差法计算时是需要假设和试算的。ε-NTU法的优点第41页，共67页，星期日，2025年，2月5日逆流壳管式换热器中的有效率ε、热容比C和传热单元数NTU之间的关系式为：顺流壳管式换热器：三个参数：热容比C、有效度ε和传热单元数NTU之间的数