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（1）换热器的传热平均温差：
传热过程的计算公式： kAt
换热器的传热过程：
kAtm
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1-热流体 2-冷流体 '-进口 ''-出口
对数平均 温差：
tm
tmax tmin ln tmax
tmin
tmax tmin 2 时：
tf1 tf 2
tf1 tf 2
1 1 ln d2 1
Rh1 R Rh2
d1lh1 2l d1 d2lh2
上式可以写成
d2lko tf1 tf2 d2lkot
1 ko d2 1 d2 ln d2 1
d1 h1 2 d1 h2
以圆管外壁面积为基 准计算的传热系数
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换热器的传热计算
换热器的传热计算分为两种类型：
设计计算：根据换热条件和要求，设计一台新换 热器，为此需要确定换热器的类型、 结构及换热面积。
校核计算：核算已有换热器能否满足换热要求， 一般需要计算流体的出口温度、换热 量及流动阻力等。
换热器的常用计算方法 - 平均温差法
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通过多层平壁的稳态传热过程
tf1 tf 2
n
Rh1 Ri Rh2
i 1
Ak tf1 tf 2 Akt
k
1
1
n i
1
h1 i1 i h2
tf1 t tw1 h1
h2
twn tf2
0 x
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12-1 传热过程
通过平壁的传热过程
k
b) 根据给定条件，由式
qm1cp1 t1 t1
qm2cp2 t2 t2
求出未知的进、出口温度，并求出换热量
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设计计算步骤：
c) 由4个进、出口温度及流动型式求平均温差 tm
d) 由式 k求A出tm所需的换热面积A
e) 计算换热器的流动阻力，如果阻力过大，会加 大设备的投资和运行费用，须改变方案，重新设 计
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通过圆管壁的传热过程
通过n层圆管的稳态传热过程，热流量为：
tf1 tf 2
n
Rh1 Ri Rh2
i 1
1
n
tf1 tf 2 1 ln di1
1
d1lh1 i1 2il di dn1lh2
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通过肋壁的传热过程
对于两侧表面传热系数相差较大的传热 过程，在表面传热系数较小(较大?)的 一侧壁面上加肋（扩大换热面积）是强
tf1 tw1
tf1 tw1 tf1 tw1
1
Rh1
d1lh1
tw1 tw2
1 ln d2
2l d1
tw1 tw2 R
d2lh2
tw2 tf 2
tw2 tf 2 tw2 tf 2
1
Rh2
d2lh2
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通过圆管壁的传热过程
在稳态情况下，上面三式中的 是相同的，于是可得
kAtm
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12-3 传热的强化与削弱
传热工程技术是根据现代工业生产和科学实践的 需要而发展起来的科学与工程技术，其主要任务 是按照工业生产和科学实践的要求来控制和优化 热量传递过程。
传热工程技术的两个方向： ➢强化传热技术 ➢削弱传热技术（又称隔热保温技术）
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2）校核计算：
已知已有换热器的换热面积A、两侧流体的质
量流量 qm1,、qm进2 口温度 等t15,个t2参数，需计算热、
冷流体的出口温度 和换t热1, t量2 。
由于两侧流体出口温度未知，传热平均温差无法 计算，流体物性不能确定，无法计算h与k，所以 不能直接用下列三个公式计算其余未知量：
的传入 (3) 保护人身安全，免遭热或冷的伤害，
创造温度适宜的工作和生活环境
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无论是强化传热还是削弱传热，一般都是从改变 传热温差和改变传热热阻两方面入手。
以换热器内的传热过程为例：
kAtm
tm 1
tm Rk
Rh1
tm R Rh2
kA
强化传热有两条途径：
（1）加大传热温差 tm
换热器：用来实现热量从热流体传递到冷流体的装置
换热器的分类
按照换热器的工作原理，可分为:
混合式： 换热器内冷、热流体直接接触、互相混合来实 现热量交换。
蓄热式： 冷、热两种流体依次交替地流过换热器的同一 换热面（蓄热体）实现非稳态的热量交换。
间壁式： 换热器内冷、热流体由壁面隔开，热量从热流 体传递到冷流体由三个环节组成：热流体与壁 面间的对流换热、壁的导热、壁面与冷流体间 的对流换热。
kAtm
qm1cp1 t1 t1
qm2cp2 t2 t2
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计算步骤：
(a) 先假设一个流体的出出口温度；
(b) 根据流体的4个进、出口温度求平均温差 t；m
(c) 计算换热面两侧的表面传热系数h1和h2，进而
求得传热系数k；
(d) 由式 kA求出tm换热量 ;
(e) 比较与 ， 如果相差较大,再重新假设流体出
口温度，重复上述计算，直到满意为止。
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例题
有一套管式换热器，热流体流量为qm1=0.1 kg/s，比定压热 容 cp1=2100J/(kgK) ， 进 口 温 度 t1’=220C ； 冷 流 体 流 量 为 qm2=0.2 kg/s，比定压热容cp2=4200 J/(kgK)，进口温度 t2’=20C ， 出 口 温 度 t2’’=38C 。 换 热 器 的 传 热 系 数 k=400W/(m2K)，试求：冷、热流体顺流时所需的换热面 积。
1
A2h2
Rh2
1 A1h2
加肋前后热阻之比是
合理选择肋化系数
Rh2 / Rh2
工程上，通常采用以肋侧表面积A2为基准的传热 系数k2来计算
A2k2t
k2
1
1
1
h1 h2
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Before:
After:
减小肋片间距（有限制）、增加肋高（综合考虑）
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联立以上各式，可得
tf1 tf 2
1
1
A1h1 A1 A2h2
A1k1 tf1 tf 2 A1k1t
k1称为以光壁表面积为基准的传热系数，表达式为
k1
1
1
1
h1 h2
A2 A1 称为肋化系数
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加肋后，肋侧的对流 换热热阻是
而加肋前是
Rh2
化传热的有效措施。假设： h1 h2
A1h1
tf1 tw1
tf1 tw1 1
三 个 环
tw1
tw2
A1h1
节
A1
A2 h2 tw 2 tf 2 A2h2 tw 2 tf 2
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根据肋片效率的定义,
f
A2h2 A2h2
tw 2 tf 2 tw 2 tf 2
tm
tmax
2
tmin
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（2）换热器传热计算的平均温差法：
换热器传热计算的基本公式：
kAtm
qm1cp1 t1 t1
qm2cp2 t2 t2
3个方程有8个独立变量
(, k,A, qm1, qm2,以及4个t
中的3个)，只要知道其中 5个变量，可求其它3个
1）扩展换热面（加装肋片）
2）改变换热面的形状、大小和位置
如管内强迫对流湍流换热，用直径小的管子或者 用椭圆管代替圆管（减小当量直径），都可以取 得强化对流换热的效果。
再如管外自然对流换热和凝结换热，管子水平放 置时的表面传热系数一般要高于垂直放置。
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强化对流换热的方法：
tw 2 tf 2 tw 2 tf 2
A2 A2f h2 tw 2 tf 2 A2h2 tw 2 tf 2
tw 2 tf2 1
A2h2
A2 = A2’ + A2”
A2 A2f A2 称为肋面总效率
一般情况下 A2 A2 ，A2 A2 ， f 。
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1）设计计算：
根据生产任务的要求，给定冷、热流体的质量流量 qm1、qm2和4个进、出口温度中的3个，需确定换热
器的型式、结构，计算传热系数k及换热面积A。
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设计计算步骤：
a) 根据给定的换热条件，如流体性质、温度和压力 范围等，选择换热器类型，布置换热面，计算换热 面两侧对流换热的表面传热系数h1、h2及传热系数
（2）减小传热热阻 Rk
Rk
Rh1
R
Rh2
1 Ah1
A
1 Ah2
➢ 多布置换热面，增加总传热面积A，可降低
总传热热阻，加大传热量
➢ 降低污垢热阻
➢ 减小对流换热热阻Rh1、Rh2
如果两个热阻相差较大，应抓主要矛盾， 设法减小其中最大(最小?)的热阻
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