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换热器换热系数的计算方法综述换热器的计算较为复杂,尤其是对换热系数的计算,涉及到许多经验关联式的应用,以及各类参数的选取,目前广泛应用的方法是对数平均温差法和效能-传热单元数法。1.1对数平均温差法如果要获得换热器的传热热流量,首先需要计算平均温差,即壁面两侧流体间温差对面积的平均值,对于各类形式的流动,均可由此法求得传热热流量。冷、热流体在流动换热时,冷热流体温度在随时变化,在同一流动长度的冷热流体之间的温差也是不相同的,因此在计算流体的平均温差时需格外注意。对于两流体成顺流或逆流的间壁式换热器,热、冷流体的温度沿传热面变化的趋势可用图1-3来表示[10]。W1>W(a)顺流W1>W(b)逆流图1-3顺流和逆流中的温度分布在已学习的传热学上,已经对逆流流动和顺流流动的对数平均温差进行过推导,其推导所得结果如下：顺流：∆tm=逆流：∆tm=式中：∆tm—对数平均温差t1'—热流体进口温度t1''—热流体出口温度t2'—冷流体进口温度t2''—冷流体出口温度由于上两式中都存在对数项,故也称为对数平均温差。逆流型的以式(2)表示的对数平均温差在温差分析中常用作基准温差,故用特定符号∆t式(1)和式(2)也可统一为：∆tm=式中：∆t∆t根据所学知识,逆流的对数平均温差是最大的,所以在初始条件相同的情况下,即流体进出口温度相同,其他流动形式的对数平均温差均小于逆流的,因此其他流动形式的平均温差可用逆流的平均温差∆tlm乘以一个修正系数∆tm=ψ∆tlm 此时,传热热流量可以按下式计算：Φ=KAψ∆tlm 式中：Φ—传热热流量,W。K—总传热系数,W/m2·K。A—传热面积,m2。ψ—温差修正系数。∆tlm—逆流平均温差温差修正系数是温度与温度之间的比值,即按某种流动形式工作时的平均温差∆tm在和逆流进出口温度相同时与按逆流工作时的对数平均温差1.2效能-传热单元数法换热器的效能ε定义为：ε=t'−t''maxt1'式中：t'—流体进口温度,t''—流体出口温度,式中的分母为在换热器中冷热流体进口温度的差值,而分子则为冷、热流体在换热器中的实际温度差值中的大者。从式子可以看出,效能ε的物理意义为换热器的实际换热量和理想换热量之比。已知ε后,换热器交换的热流量即可根据两种流体的进口温度确定：Φ=qmcmin式中：qm—流体质量流量,kg/s。c—流体比定压热容,J/(kg·K)。传热单元数NTU定义为：NTU=KAqmcmin NTU是换热设计中的一个无量纲参数,表征换热器换热能力的大小,换热性能越好相对应的NTU也越大。顺流的ε可以表示为：ε=1−exp−NTU1−qmcmin逆流的ε可以表示为：ε=1−exp−NTU1−qmc当冷、热流体之一发生相变时,流体的比热容剧烈增加,即qmcmaxε=1−exp

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