Ψ=f(P,R) 函数形式因流动方式而异。
热交换器热计算的基本原理

传热有效度
传热有效度、传热单元数的定义
顺流和逆流的传热有效度
定义传热单元数NTU
KF NTU Wmin
它代表热交换器传热能力的大小 定义无因次数Rc
Wmin Rc Wmax

顺流条件下
t t e
" '
KF (
对于先逆后顺的 <1-2>型热交换器， 必须避免温度交 叉现象，避免的 方法可以是增加 管外程数或者改 成两台单壳程换 热器串联工作
管壳式热交换器

管壳式热交换器的类型
固定管板式、U形管式、浮头式、填料函式 及各自的优缺点比较
管壳式热交换器

管壳式热交换器的结构
壳体、管子、进出口连接管
管子固定、排列等
热交换器的试验与研究

传热特性试验


阻力特性试验
强化传热 热交换器性能评价

特例： 相变情况下， Wmax无穷大
Rc 0
1 e
NTU
两种流体热容量相等
Rc 1
1 e 2
2 NTU

逆流条件下
t t e
"
1 1 KF ( ) W1 W2 '
KF ( 1 1 ) W1 W2
t t e t t
" 1 ' 1 ' 2 " 2
1 同左； 2 同左； 3 计算出传热单元数NTU 和热容量比RC； 4 求出传热有效度ε； 5 求出传热量Q，并用热 平衡方程求出流体出口 温度； 6 同左。
热交换器热计算的基本原理

流体流动方式的选择
顺流和逆流
混流和错流
<1-2n>型热交换器的选择


当管内程数奇数时，增加其中的逆流行程 将使平均温差提高 采用多次混流（管内外同时分为若干流程） 将增加平均温差， <3-6> > <2-4> > <1-2>, 同时增加传热系数，但是增加了制造难度 和流动阻力
1 同左； 2 根据热交换器的设计原 则，确定流动方式，求 出RC和ε，用相应的公 式或线图求出传热单元 数值NTU； 3 同左； 4 由F=WminNTU/K确定传 热面积F。
校核性热力计算的比较
平均温差法 1 假定一个出口温度，利用 热平衡方程求出另一个未 知温度； 2 由传热面的已知布置情况 计算相应的传热系数K； 3 根据四个进出口温度及流 体的流动方式，计算出平 均温差Δtm； ； 4 将F、K、△tm代入传热方 程，计算传热量Q； 5 根据热平衡方程核算流体 出口温度； 6将所求温度与假设值相比， 根据误差情况决定是否需 要重新假设。 传热单元数法
高效间壁式热交换器

螺旋板式热交换器
基本构造和工作原理 和管壳式热交换器对比的优缺点

板式热交换器
基本构造和工作原理
双道密封、流程安排
和管壳式热交换器对比的优缺点
高效间壁式热交换器

板翅式热交换器
基本构造和工作原理 和管壳式热交换器对比的优缺点

翅片管热交换器
基本构造和工作原理
翅片管的类型、空冷器
热交换器的原理与设计
绪论

热交换器的分类
按传送热量的方法：间壁式、混合式、蓄热式 管式热交换器的分类： 沉浸式、喷淋式、套管式、管壳式
流体流动程数及表示法、图示
影响热交换器设计的因素
换热器分类

按照用途分类：预热器、冷却器、冷凝器、 蒸发器
按照制造材料分类：金属换热器、陶瓷换 热器、石墨换热器等 按照冷流体和热流体的流动方向分：顺流 式、逆流式、错流式、混合流等
1 1 ) W1 W2
t t e t t
" 1 ' 1 " 2 ' 2

KF (
1 1 ) W1 W2
热平衡方程
t t W1 t t W2
" 2 ' 1 ' 2 " 1
1 e 1 Rc
NTU (1 Rc )

顺流条件下
1 e 1 Rc
NTU (1 Rc )

热平衡方程
t t W1 t t W2
" 2 ' 1 ' 2 " 1
1 e 1 e NTU ( Rc 1) NTU (1 Rc ) Rc e 1 Rc e
NTU ( Rc 1)
NTU (1 Rc )

逆流条件下
1 e NTU (1 Rc ) 1 Rc e
对数平均温差，记为Δtm
tmax tmin t t tm tlm " tmax t ln ln ' tmin t
" '

对于对数温差，如果流体的温度沿传热面变 化不大Δtmax<2Δtmin时，可以用算术平均温差 0.5(Δtmax+ Δtmin)近似计算，误差在4％以内。 Δtmax<1.7Δtmin时,误差在2.3％以内.
设辅助参数
' t2 t2 冷流体的升温 p ' ' t1 t 2 两流体的进口温差 "
t1 t1" 热流体的降温 R " ' t 2 t 2 冷流体的升温

'

P代表冷流体的实 际升温（吸热量） 与最大可能吸热 量之比，称为温 度效率，恒小于1。 R是冷流体和热流 体的热容量之比
管板、分程隔板、纵向隔板、折流板、支持 板、挡管、旁路挡板、防冲板、导流筒
管壳式热交换器

管壳式热交换器的结构计算 管壳式热交换器的传热计算
贝尔法的思路
廷克流路法的思路

管壳式热交换器的流动阻力计算
管壳式热交换器

管壳式热交换器的合理设计 管壳式热交换器的设计程序
大作业的例题

管壳式冷凝器的工作特点
和管壳式热交换器对比的优缺点
高效间壁式热交换器

热管热交换器
基本构造和工作原理 和管壳式热交换器对比的优缺点 热管工作极限
混合式热交换器

冷水塔
类型、结构布置的特点及优缺点
冷水塔的工作原理 阻力计算、热力计算的原则思路
蓄热式热交换器

蓄热式热交换器的结构和工作原理
回转式空气预热器的特点及优缺点 蓄热式热交换器与间壁式热交换器的比较
NTU (1 Rc )
特例： 相变情况下， Wmax无穷大
Rc 0
两种流体热容量相等
1 e
?
NTU
Rc 1

逆流条件下
t t e t t
" 1 ' 1 ' 2 " 2
KF (
1 1 ) W1 W2
特例
" ' t2 t2 W1 Rc 1 ' " t1 t1 W2



按照传送热量的方法：间壁式、混合 式、蓄热式（回热式）等
按照流动方向的分类
a. b.
c.
d. e. f.
g.
顺流 逆流 交叉流（错流） 总趋势为逆流的四次 错流 总趋势为顺流的四次 错流 混流式：先顺后逆平 行流 混流式：先逆后顺的 串联混和流
热交换器热计算的基本原理

热计算基本方程式
传热方程 热平衡方程
放热 t 1” t2 沸腾 t 2’ t1 冷凝 t 2” 吸热 t 1’ t 2” 吸热 过热 冷凝 过冷 t 1” t 2’
t1
’

对于上面有相变情况1，2两种情况无顺逆流 之分的求取

按照逆流算出对数平均温差如下：
tlm.c
' " ' (t1 t 2 ) (t1" t 2 ) ( R 1) (t 2 t2 ) t lm.c ' " (1 P) (t1 t 2 ) ln ln " ' (1 PR) (t1 t 2 ) ' "
NTU 1 NTU
设计性热力计算的比较
平均温差法 1 由已知条件，利用热平衡 方程式求出另一个未知温 度及传热量Q； 2 根据热交换器的设计原则 ，确定流动方式，利用修 正系数ψ求出平均温差Δtm ； 3 取经验传热系数，估算传 热面积，并对传热面进行 初步布置，计算相应的传 热系数K；（试算过程） 4 由传热方程式计算传热面 积F。 传热单元数法
KF KF NTU W1 W2
W (t t ) W2 (t t ) KFtm
' 1 1 " 1 " 2 ' 2 " ' tm t1' t2 t1" t2
t t t t ' t1 t t t2 t t2
" 2 ' 1 ' 2 " 2 " 2 ' 2 " 2
t1 ’
放热 t 1” t2 沸腾
相变的发生与否影响平行流动传热温差
t 1’
t2
’
t 1’ 放热 吸热 无相变顺流情况 t 1” t 2” 放热 t 2” 吸热 无相变逆流情况 t1 ” t2 ’
t 1’ t2 ”
过热
冷凝 吸热
过冷 t 1” t 2’
t 1’ t 1’ t 2” 过热 放热 沸腾 t 1” t 2” t2
Q KFtm