一种换热器优化的设计的新方法 ppt课件

1、) - () - (2 c 1 c cc2 h1 h hhh h mQh h mQ ) - () - (2 c 1 c cc2 h1 h hhh h mQh h mQ 一种换热器优化设计的新方法一种换热器优化设计的新方法) - () - (2 c 1 c cc2 h1 h hhh h mQh h mQ 一种换热器优化设计的新方法 前言 换热器优化问题 换热器优化设计例： 顺流 逆流 终了语) - () - (2 c 1 c cc2 h1 h hhh h mQh h mQ 前言 换热器的优化设计的重要性 优化设计义务：强化、低耗、高效 换热器的工程设计：在传热系数和传热速率一定时，选择流向方式，

2、传热温差，在减少传热面积和耗费的传热动力平衡点。 对数温差的取值问题 “火积耗散最小原理和场协同实际) - () - (2 c 1 c cc2 h1 h hhh h mQh h mQ 换热器优化问题 1、换热器根本方程 能量方程 传热方程 传热过程有效能损失mchTkAQQQ(1)2hu,c1u,2hu,h1u,iru,-EEEEE(2)maxQ(3) - () - (2 c 1 c cc2 h1 h hhh h mQh h mQ 换热器优化问题 2、换热器性能的目的参数 最大传热率 传热有效度 传热单元数NTU1min0 0 1minmin0 0 1min, minmax- T T CT T

3、 c mQp1c1h00-TTT(5)min001min1min001min1max-TTTTQQminNTUCkA(8)mminm1NTUCkA(9) - () - (2 c 1 c cc2 h1 h hhh h mQh h mQ 换热器优化问题 NTU与传热平均温差 的关系 对数平均温差 minmaxminmaxln,mln-，(10)m,(11)本质是热冷流体温差对传热面积的积分平均值与总传热面积 A互为因果关系,没有建立与传热有效度的关系,也不能描画传热过程耗费传热动力功,对于换热器优化设计,最正确的 也无法确定。) - () - (2 c 1 c cc2 h1 h hhh h mQh

4、 h mQ 换热器优化问题 传热量积分平均温差 m,minm,1NTUCkAm,0000m,1dd1ddNTUNTU(12)0m,d1 (12a)jiij1m,1(13)nj(14)pvs Thddd) - () - (2 c 1 c cc2 h1 h hhh h mQh h mQ 换热器优化问题 热力学的平均温度sThdd等压的传热过程12122121Rm,-ddsshhshT(15)h1hh1hhR,m,ln-TTTTT(16)h1hTT h1hh1hhR,m,ln-1cc1cccR,m,ln-TTTTT1 cc1 cccR,m,ln-c1 cTT h1h(17a)(17b)c1ciru,

5、E) - () - (2 c 1 c cc2 h1 h hhh h mQh h mQ 换热器优化问题 传热过程耗费的有效能率 传热过程有效能耗费系数h R,m,c R,m,0h R,m,c R,m,0ir u,1-11-1QTTQTE1c1h00-TTT(18)1c1hhR,m,hR,m,-TTT1c1hcR,m,cR,m,-TTT1c1hRm,Rm,-TTThR,m,CR,m,0iru,u1-1QEu1COP(19)00T传热的温差是由热泵提供的) - () - (2 c 1 c cc2 h1 h hhh h mQh h mQ 换热器优化设计例 顺流换热器传热极限温度为 Rcmc mhhcc

6、1 c00001 h-RR11ch100(21)解得RR1-001hR11-1c00RRTTTT1-h1 h001 hh1 hhRTTTT1-c1c1c00c1cc热、冷流体的传热有效度(22)RR1-h1hh(23)实践无量纲温度R1h1cc(24) RRRRRRRR1- 1 / 1ln11- 1- 1 / 1ln1h1hh1 hc1hhhR,m,(25)RR111ln11ccccR,m,-1(26) (27)无量纲热力学平均温度-热流体冷流体) - () - (2 c 1 c cc2 h1 h hhh h mQh h mQ 顺流换热器 传热量积分平均温差-1ln-d-110m,m,0.00

7、.20.40.60.81.07.27.37.47.57.67.77.87.98.08.18.20.20.40.60.81.0Dimensionless temperature difference mDimensionless temperature Effective heat transfer rate hcm,R,cm,R,hm,ln,m, m,Ln m,40288- 32800 T图1 顺流的冷热流体的无量纲温度、平均温度与传热有效度的关系算例1：取 , 45.740/2980K2 .840/3281h2 .740/2881chc ch-hR,m,NTUcR,m,u1最大换热度系数 1

8、RRTTTT1-c11h00h11R0.00.20.40.60.81.00.51.01.52.02.53.03.54.04.55.00.060.080.100.120.14The rate of effective energy loss uNumber of heat transfer unit NTU Effective heat transfer rate u R=1 R=5 R=0.2NTU-lnNTU-) - () - (2 c 1 c cc2 h1 h hhh h mQh h mQ 顺流换热器-h1h图2 顺流的传热单元数、传热耗费有效能率与传热有效度的关系) - () - (2

9、c 1 c cc2 h1 h hhh h mQh h mQ 逆流换热器 热、冷流体的无量纲温度 热、冷流体的无量纲热力学平均温度1RR-h1h1R 1 c2c/-R1c2c-h122hR,m,-11/ln1R1ln1c22cR,m,RRh122hR,m,-1/ 1lnRR1R1ln1 c22cR,m,1R(33b) - () - (2 c 1 c cc2 h1 h hhh h mQh h mQ 逆流换热器 对传热量的积分平均温度R2c,00 h, max- 1-h，max0hmin出如今2h出如今2c,2h,2min- 1-hhhlnm,-1/-1ln/1-1RR)-1-1ln-1222lnm

10、,RR (34a)1R0.000.250.500.751.000.00.20.40.60.81.01.2 c c c c Dimensionless temperature difference Effective heat transfer rate R=5m,R,hm-Lnhm,R,c(34b) - () - (2 c 1 c cc2 h1 h hhh h mQh h mQ 逆流换热器0.00.20.40.60.81.01234560.060.080.100.12uNTUThe rate of effective energy loss uNumber of heat transfer u

11、nit NTU Effective heat transfer rate u图4 和NTU与 的关系2R图3 逆流换热冷、热流体的温度与换热有效度关系) - () - (2 c 1 c cc2 h1 h hhh h mQh h mQ 5 0.76750.8330.63951.95230.078650.51805 0.763210.76322.08810.067710.47891 0.76750.50.38381.9110.07820.52710.2 顺0.75150.8330.62621.8510.07660.5362optToptNTUoptu,Lnm,T顺顺逆为换热器总有效度逆流总有效度提高16%，而有效能耗费率也降低16%。表顺流和逆流换热器优选参数) - () - (2 c 1 c cc2 h1 h hhh h mQh h mQ 四、终了语 本文提出一种采用热力学平均温度和对热量积分平均温差对换热器性能分析和优化的新方法。 推导出顺流和逆流换热器的传热单元数、传热耗费的有