換熱器換熱系數(shù)的計算方法綜述換熱器的計算較為復雜,尤其是對換熱系數(shù)的計算,涉及到許多經驗關聯(lián)式的應用,以及各類參數(shù)的選取,目前廣泛應用的方法是對數(shù)平均溫差法和效能-傳熱單元數(shù)法。1.1對數(shù)平均溫差法如果要獲得換熱器的傳熱熱流量,首先需要計算平均溫差,即壁面兩側流體間溫差對面積的平均值,對于各類形式的流動,均可由此法求得傳熱熱流量。冷、熱流體在流動換熱時,冷熱流體溫度在隨時變化,在同一流動長度的冷熱流體之間的溫差也是不相同的,因此在計算流體的平均溫差時需格外注意。對于兩流體成順流或逆流的間壁式換熱器,熱、冷流體的溫度沿傳熱面變化的趨勢可用圖1-3來表示[10]。W1>W(a)順流W1>W(b)逆流圖1-3順流和逆流中的溫度分布在已學習的傳熱學上,已經對逆流流動和順流流動的對數(shù)平均溫差進行過推導,其推導所得結果如下：順流：?tm=逆流：?tm=式中：?tm—對數(shù)平均溫差t1'—熱流體進口溫度t1''—熱流體出口溫度t2'—冷流體進口溫度t2''—冷流體出口溫度由于上兩式中都存在對數(shù)項,故也稱為對數(shù)平均溫差。逆流型的以式(2)表示的對數(shù)平均溫差在溫差分析中常用作基準溫差,故用特定符號?t式(1)和式(2)也可統(tǒng)一為：?tm=式中：?t?t根據(jù)所學知識,逆流的對數(shù)平均溫差是最大的,所以在初始條件相同的情況下,即流體進出口溫度相同,其他流動形式的對數(shù)平均溫差均小于逆流的,因此其他流動形式的平均溫差可用逆流的平均溫差?tlm乘以一個修正系數(shù)?tm=ψ?tlm 此時,傳熱熱流量可以按下式計算：Φ=KAψ?tlm 式中：Φ—傳熱熱流量,W。K—總傳熱系數(shù),W/m2·K。A—傳熱面積,m2。ψ—溫差修正系數(shù)。?tlm—逆流平均溫差溫差修正系數(shù)是溫度與溫度之間的比值,即按某種流動形式工作時的平均溫差?tm在和逆流進出口溫度相同時與按逆流工作時的對數(shù)平均溫差1.2效能-傳熱單元數(shù)法換熱器的效能ε定義為：ε=t'?t''maxt1'式中：t'—流體進口溫度,t''—流體出口溫度,式中的分母為在換熱器中冷熱流體進口溫度的差值,而分子則為冷、熱流體在換熱器中的實際溫度差值中的大者。從式子可以看出,效能ε的物理意義為換熱器的實際換熱量和理想換熱量之比。已知ε后,換熱器交換的熱流量即可根據(jù)兩種流體的進口溫度確定：Φ=qmcmin式中：qm—流體質量流量,kg/s。c—流體比定壓熱容,J/(kg·K)。傳熱單元數(shù)NTU定義為：NTU=KAqmcmin NTU是換熱設計中的一個無量綱參數(shù),表征換熱器換熱能力的大小,換熱性能越好相對應的NTU也越大。順流的ε可以表示為：ε=1?exp?NTU1?qmcmin逆流的ε可以表示為：ε=1?exp?NTU1?qmc當冷、熱流體之一發(fā)生相變時,流體的比熱容劇烈增加,即qmcmaxε=1?exp