热交换器计算及设计课件

热交换器计算及设计16、自己选择的路、跪着也要把它走完。17、一般情况下)不想三年以后的事，只想现在的事。现在有成就，以后才能更辉煌。18、敢于向黑暗宣战的人，心里必须充满光明。19、学习的关键--重复。20、懦弱的人只会裹足不前，莽撞的人只能引为烧身，只有真正勇敢的人才能所向披靡。热交换器计算及设计热交换器计算及设计16、自己选择的路、跪着也要把它走完。17、一般情况下)不想三年以后的事，只想现在的事。现在有成就，以后才能更辉煌。18、敢于向黑暗宣战的人，心里必须充满光明。19、学习的关键--重复。20、懦弱的人只会裹足不前，莽撞的人只能引为烧身，只有真正勇敢的人才能所向披靡。热交换器计算及设计

(含锅炉设计计算)教师：王勤辉/余春江

2012年2月课程信息学分:1.5教材：《电站锅炉原理》容銮恩，袁镇福等，中国电力出版社主要参考书：《管壳式换热器的分析与计算》潘纪红，田茂诚编著，科学出版社，1996《锅炉原理及计算》（第二版）冯俊凯，沈幼庭主编，科学出版社，1992《锅炉例题习题集》贾鸿祥编，水利电力出版社，1990《换热器设计、运行及CAD系统》刘燕春编著，冶金工业出版社，1998教师联系方式：王勤辉Tel：87952802余春江Tel：87952801在新政背景积极实行的今天，新课程改革开展得如火如荼，课堂教学无疑是新课改的主阵地，这个舞台不仅仅是老师教、学生学的物理空间，而且是一个灵动的、充分展示师生风采的表演舞台。这个表演舞台可以丰富多彩，可以复杂多变，可以情趣盎然，但却必须是有效甚至是高效的。只有有效的课堂，我们的语文教学才能为学生创设求知、体验、创新、实践的空间，才真正做到为学牛可持续发展铺垫，才会真正符合生命成长的规律。一、营造和谐快乐的学习氛围心理学教授巴甫诺奥曾写过《快乐学习法》一书，这本书先后被翻译成几十种文字，在世界各地畅销不衰。他在书中赋予快乐学习以更广义的解释，他认为：快乐学习是一种享受，学到新知识是一件快乐的事，读书、上课、完成作业、与同学交往、向老师提问等，都是很有趣的学习。而我们现在的很多学生，由于各种原因，对学习失去了兴趣，每天坐在教室里被动地学习，少有快乐可言，在这种心理支配下，我们又怎敢奢望他们能够高效学习？所以打造高效课堂的首要前提是让学生爱学习语文，让学生体验到学习语文的乐趣。在这方面我做了一些尝试：1.课前演讲激情趣。知识的掌握，能力的内化，说到底需要学生自己的体验和实践。教师单向灌输知识的教学模式，学生处于被动的位置上，心智处于压抑的状态中，积极性和主动性无法真正调动起来。只有当学生以主人的姿态出现在语文教学活动中，语文教学才有脱胎换骨的变化。课前三分钟的演讲活动，为学生提供了参与的平台。为了演讲成功，获得大家的肯定，每个学生都在积极准备。他们精心地去搜集材料、组织材料、反复练习。由于演讲内容新颖，学生们爱讲、爱听，学习的积极性主动性也就极大地调动起来了。当然演讲的内容应尽量与本节教学相关。2.多样导入引兴趣。导语是一堂课的切人点。设计优美生动的导语，创设一种与教学内容相关的自然和谐的情境，叩开学生的心灵，是很重要的，可使学生或悄然动容，或神思飞越，或跃跃欲试，或期待盼望，从而很快进入“共振”的境界。二、凸显主体，打造高效课堂之深化瑞士教育家裴斯泰洛齐曾指出：“教学的主要任务，不是积累知识，而是发展思维。”这就要求教师在课堂教学中做好引路者，教会学生思考，凸显学生主体，这是高效课堂的深化。1.教师要做好引路者。在语文文本学习过程中，教师要引导学生根据自己的生活经历、情感体验、审美情趣去感悟文本，要起到引导的作用，导规律、导知识、导注意点、导能力。同时，“授之以鱼，不如授之以渔”，教师在课堂教学上要重视学习方法的指导，例如朗读的方法、文言文翻译的方法、现代文理解的方法等。2.教师在课堂上要留给学生足够的时间和空间。只有通过学生的亲身实践和领悟去获得知识，才是最佳学习途径，因此，教学过程中，要充分发挥学生的主观能动性，鼓励学生合作、探究，使学生能真正处在学语文、用语文的情境中，从而自觉、积极地学习知识和思考问题。三、从师生互动中贯穿有效《语文课程标准》明确指出：“在教学过程中，要处理好传授知识与培养能力的关系，注意培养学生的独立性和自主性，引导学生质疑、调查、探究”。由此可见，课堂教学是一个教与学相互影响的过程，教师的“教”与学生的“学”是相互促进的，只有做到师生互动，才能使课堂活泼，才能充分调动学生质疑，调查与探究的积极性，最终达到有效。构建师生互动教学思路是首先营造民主、宽松的课堂教学氛围，其次重视师生之间的情感交融，最后保持关注特殊学生。在新课程理念下，积极实现师生互动，就一定能发挥有效作用，达成教学目标。四、从方法指导上寻求有效学习的真谛在于“举一反三”，在教学中渗透科学思维和方法的指导，“披文以得法”，学生才会如深海潜泳，学得深入。有效的学法指导，不应是简单方法的机械灌输或归纳，而应是根据不同层次学生的特点引导他们去寻找学习语文的“钥匙”，让学生做到“练一题、学一法、会一类、通一片”。常见的有效学法指导有情境分析法、背景分析法、典型分析法、逻辑分析法、想像分析法等，需要指出的是，在语文课堂教学中指导学生的分析方法是千变万化的，关键在于教学机智，同时应找准分析角度，具体情况具体分析，当然每种方法都不是孤立存在的，适合自己的才是最好的。因此，真正的有效方法指导标准是主体的适应性。五、语文有效课堂需要生动的主题活动进行补充初中语文有效课堂应当体现立体性，不仅要前置教学环节，还要后拓教学活动，以各种课外活动的形式巩固和深化课堂教学成效，实现教学成效的提升。笔者在教学中，经常性组织学生开展各种社会实践活动，如学校组织的敬老院慰问活动，协助社区进行爱国卫生宣传活动，参加团市委组织的大型图片展览等，让学生在这样的实践活动中增加感知，积累素材，有助于学生写作能力的提高。另外，笔者还通过组织兴趣小组的形式对语文教学进行拓展，如组织文学兴趣小组强化写作技巧指导，组织朗诵兴趣小组提高学生的朗读水平等，努力构建起课内外、校内外相结合的立体教学体系。教学有法，教无定法，贵在得法。在教学实践中，我们要不断创新教学方法，积极探索新课程标准下的高效实用的方法，努力让每一位学生都能得到来自老师与同学的肯定、鼓励、欣赏和赞美，让师生共同沐浴在人文关怀的灿烂阳光下，让师生绽放的笑靥成为课堂上永不衰败的花朵。学生的个体差异是指学生与学生之间在稳定的特征上的差异。学生个体差异现象从身心各方面来看，其表现也是多方面的，这在个体的性别、年龄、容貌、体能、兴趣、爱好、态度、观念等方面都有不同程度的表现。自主教学，也就是围绕学生的自主性，展开的教育教学实践活动。自主性，也就是自觉主动性或主体能动性。当前的教育教学的各项工作都是立足于充分调动学生的自主性，即使是对学生主体地位的尊重，又是对教师主导作用的一种新的诠释。自主教学是当前教育教学改革的基本趋势，实现自主性发展是教学活动的目的，是一切教学活动的本质要求，在体育教学中，如何根据学生的个体差异开展自主教学呢，下文通过本课题的研究，谈一下可实施的一些方法，希望能对体育教学起到一定的促进作用。一、尊重学生个体差异，激发学习兴趣1.关心他们，爱护他们在体育教学过程中，教师应尊重学生的人格，关注个体差异，满足不同学生的学习需要，创设能引导学生主动参与的体育活动，激发学生的体育兴趣，使每个学生都能得到充分的发展。针对学生的“个体差异”，我们要了解不同的学生发展水平情况，对学生的要求不应强求一致，而应分类施教，保护他们的自尊心，关心他们，爱护他们，激发他们的求知欲和学习热情，以达到全面提高的目的。2.激发学生的体育活动兴趣对于体育活动过程中有困难的学生，不能放任不管，更不能歧视他们。教师对他们要热情关怀，循循善诱，加强个别指导练习，帮助他们克服心里生理上的困难，增强学习的信心，同时体育教学应在师生平等对话的过程中进行，尊重学生的独立人格，突出学生的主体地位，把握好教师位置与学生平等对话的地位。加强与有差异的学生之间的交流、了解和相互信任，从学生的实际情况出发，使每个学生都能扬长避短，获得成就感，尊重了学生个体差异，激发学生的体育兴趣，实现自身的充分发展。二、采取有效的体育教学方法，实现差异教学1.分类施教，实施差异的教学方法教师要按学生兴趣进行分组，让他们在不同的项目中进行体育练习，同时教师注意培养班级中的骨干学生，发挥班级骨干作用，培养骨干学生搞好体育活动，减轻教师因分组造成的教育不均等，为差异性教学提供强有利的保障。针对男女对体育爱好不同，按男女分，男生的授课内容可以强度稍大一点，而女生授课内容强度则可以稍微小一点。通过这样的授课形成不但可以有效提高学生的身体素质，还可以唤醒他们自觉、主动选择练习项目的意识，达到“素质教育”的要求，从而树立“终身体育”的思想。在体育技术技能教学中要注意学生个性差异，循序渐进，对症下药，不能心急，体育教师要适当将教学难度减小，从最基本的知识、技术、技能上分析问题，分析症结所在及产生的原因，耐心指导和练习，及时地鼓励帮助引导，使学生尽快掌握技术技能，增强学习的自信心。对学生的要求不应强求一致，而应分类施教。由于学生个体差异性的不同，在体育教学中，教师应注意区别对待，合理地安排教学内容，循序渐进的加强练习密度和强度。这样可以有效提高学生对体育活?拥男巳ぃ?唤醒他们自觉、主动的投入到体育活动的意识，达到素质教育的要求2.了解学生需求，尊重学生个体差异在同一个班级的学生，年龄相仿，学习的内容相同，有的学生会感到太浅，有的学生会感到太难。在体育教学中根据学生的身体素质和思维能力的不同，将全班学生分成几个层次，为他们制定分层次的教学目标，体育教学过程中考虑不同层次学生的需要，尽可能兼顾他们，加强同学间的合作，在体育活动中满足不同学生在身体素质、学习目标、动作能力等不同需求，设计不同的体育教学方法，使体育教学更好地为每个学生的学服务。因此，在体育教学过程中要充分了解学生已有的学习水平和学习兴趣，实行差异教学，这样，使一些素质较差性格孤僻的学生，也有参与的机会。同时，在参与中，学生不知不觉地学到技能，增强学生的自信心，促进学生在体育课堂中敢于表现自我，激发兴趣，逐渐提高身体素质三、张扬学生个性、让学生体验成功1.尊重学生的个性发展张扬个性，要尊重学生的个体差异，展示学生的才智。鼓励学生积极参加体育活动。每一个学生都具有明显的个性差异，个性差异引起学生的智能结构差异。体育教师要根据学生的个体差异设计合理的教学方式，关注每一个学生的发展，在充分尊重个性的基础上因材施教。在体育教学中可以让学生根据自己的意愿去选择体育活动内容，体现分层次、分目标的个性化体育教学，让学生带着兴趣去活动，带着原认知去学习，提高学习兴趣的同时，掌握体育知识和技能，使每个学生获得最大限度的发展，提高学生的身体素质和顽强的精神。2.给学生提供展示个性的空间在实际生活中，学生的生活习惯、家庭叫养、智力因素、身体素质、心理素质等因素是交杂在一起、相互作用的。体育教师在教学过程中要充分了解学生已有的学习水平和学习兴趣，设立分层次的学习目标和多样化的活动方式，尊重每一个学生，给学生提供展示个性的空间，使每一个学生都能不断地获得成功的情感体验。体育教师要针对学生的不同情况采取不同措施进行个别辅导和训练，实施差异的教学方法使不同体质性格的学生都能得到相应的发展和提高。最后，在体育教学中关注学生个体差异，尝试不同途径突出学生的主体，尊重学生个体差异，因材施教，更好地达到体育教育的出发点和归宿。在体育教学中必须面向全体学生，使每个学生在原有基础上都得到最大可能的发展，从而实现全体学生素质的提高。同时又必须尊重学生的个体差异，给学生发挥个性的机会，促进学生生动、活泼、主动的个性发展，从而到达全面提高。热交换器计算及设计16、自己选择的路、跪着也要把它走完。热交1热交换器计算及设计课件2热交换器计算及设计课件3热交换器计算及设计课件4热交换器计算及设计课件5凝汽式燃煤电厂生产过程凝汽式燃煤电厂生产过程6凝汽部分换热过程凝汽部分换热过程7低压加热器低压加热器8除氧器换热过程除氧器换热过程9高压加热器高压加热器10省煤器省煤器11过热器过热器12空预器空预器13对换热器的基本要求满足工艺要求，热交换强度高，热损失小工艺结构在工作温度压力下不易遭到破坏，制造简单，维修方便，运行可靠设备紧凑（对于航天、余热利用、大型设备尤为重要）流动阻力低，热交换器的动力消耗小其他工艺要求的特殊能力对换热器的基本要求满足工艺要求，热交换强度高，热损失小14热交换器研究的背景科学和传热学的密切联系和互动热交换器发展为传热学提供日益深广的课题传热学为热交换器发展提供理论基础和设计方法换热器的研究不局限于传热学研究，从换热器的原理、设计到测试构成了自己独特的内容体系，除了传热学，还包括流体力学、工程力学、化学、材料力学以及设计方法、设备结构、测试技术、计算和优化技术等方面的内容热交换器研究的背景科学和传热学的密切联系和互动15换热器相关深入研究的领域强化传热机理和新型换热器的研制流体热物性的研究制造材料和防腐技术研究结垢机理和防垢技术研究振动和防振措施的研究测试技术研究热交换器CAD设计、自动设计、模拟和系统与设备的优化等换热器相关深入研究的领域强化传热机理和新型换热器的研制16本课程关注的内容常规热交换器类型、原理，基本设计思路作为一门能源与环境工程专业的专业课，着重以电站锅炉为主要对象介绍锅炉设备工作过程中所涉及热交换器相关内容掌握锅炉设备工作过程中所涉及的相关知识如燃料特性及其燃烧产物的计算等掌握有关锅炉热平衡计算以及整体设计的基本知识掌握锅炉的热力计算的基本方法，包括炉膛和对流受热面等热交换部件的计算方法在掌握锅炉的设计与计算方法的基础上，理解各类热交换器的设计与计算方法。本课程关注的内容常规热交换器类型、原理，基本设计思路17热交换器设计与计算的基本原理热交换器原理、形式热交换器设计及计算的重要性各类热交换器传热计算分析热交换器设计与计算的基本原理热交换器原理、形式18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、混合流等按照传送热量的方法：间壁式、混合式、蓄热式（回热式）、流体耦合间接式等换热器分类按照用途分类：预热器、冷却器、冷凝器、蒸发器19按照流动方向的分类顺流逆流交叉流（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按照流动方向的分类顺流20按照热量传输方式划分间壁式换热器冷流体和热流体之间有一固体壁面，一种流体恒在壁面的一侧流动，而另一种流体在他侧流动，两种流体不直接接触，热量通过壁面进行传递按照热量传输方式划分间壁式换热器21按照热量传输方式划分混合换热器（直接接触式换热器）这种换热器内依靠热流体和冷流体的直接接触而进行换热，理论上混合流体均匀地处于同温同压下离开换热器，换热效率最高，但是冷热流体的混合使应用受限制。热水加热气体冷却塔按照热量传输方式划分混合换热器（直接接触式换热器）热水加热气22按照热量传输方式划分蓄热式换热器（回热式）换热器中也有固体壁面，但是两种流体并非同时，而是轮流地与壁面接触，当热流体流过时，把热量蓄于壁内，其温度逐渐升高，而当冷流体流过时，壁面放出热量，其温度逐渐降低，如此反复进行，以达到热交换的目的。蓄热室原理蓄热换热器按照热量传输方式划分蓄热式换热器（回热式）蓄热室原理蓄热换热23按照热量传输方式划分流体耦合间接式由两台间壁式换热器组成，他们之间通过某种传热介质（水或者液态金属）的循环耦合在一起。冷热流体换热面不直接耦合使换热器形体设计比较方便；有利于紧凑的机械布置热管换热按照热量传输方式划分流体耦合间接式热管换热24间壁式换热器换热过程物理概念清晰，纯粹的传热。其生产经验、分析研究和计算方法比较完整和丰富，其他两种换热器的计算往往要部分或大部分引用间壁式换热器的计算设计方法冷热流体相互之间不掺混，满足绝大多数工业过程的要求，是应用最为广泛的换热器类型间壁式换热器换热过程物理概念清晰，纯粹的传热。其生产经验、分25间壁式换热器类型按照传热壁面的形状间壁式换热器可分管式热交换器板式热交换器夹套式热交换器其他异形传热面组成的特殊类型换热器板式螺旋板夹套换热器板式换热器流向示意图间壁式换热器类型按照传热壁面的形状间壁式换热器可分板式螺旋板26管式热交换器类型

－沉浸式热交换器该类型热交换器的管子常用直管（蛇管）或螺旋弯管（盘管）组成传热面，将管子沉浸在液体的容器或池内多用于液体预热器、蒸发器或气体冷却、冷凝管外液体中的传热以自然对流方式进行，传热系数低，体积大，但是结构简单、制造、修理、清洗方便。沉浸蛇管换热管式热交换器类型

－沉浸式热交换器该类型热交换器的管子常用直27管式热交换器类型

－喷淋式热交换器该类型热交换器将冷却水直接喷淋到管子外表面使管内的热流体冷却或冷凝优点是结构简单、制造、修理、清洗方便，换热系数通常大于沉浸式，加上管外的蒸发气化及空气也能吸收部分热量，传热效果好缺点是冷却水较少时下部的管子不能被润湿，而且几乎不参与热交换喷淋式管式热交换器类型

－喷淋式热交换器该类型热交换器将冷却水直接28管式热交换器类型

－套管式热交换器该类型热交换器将不同直径的两根管子做成同心套管作为元件，然后把多个元件加以连接而成。可以做到纯逆流或者纯顺流运行优点是结构简单适用于高温高压流体，特别是小流量流体的传热，改变套管根数可以方便地增减热负荷。如果做成内管可抽出式，则非常便于清除污垢缺点是流动阻力大，金属耗量大，体积大，占地面积也大套管式管式热交换器类型

－套管式热交换器该类型热交换器将不同直径的29管式热交换器类型

－管壳式热交换器（列管式）该类型热交换器在一个圆筒形壳体内设置许多平行的管子（管束），让两种流体分别从管内空间（管程）和管外空间（壳程）流过进行热量的交换u型换热补偿圈浮头管式热交换器类型

－管壳式热交换器（列管式）该类型热交换器在30管壳式换热器管壳式换热器主要优点是结构简单，造价较低，选材范围广，处理能力大，设计灵活，适应高温高压要求高可靠性和广泛适应性使该型换热器在各种新型换热器的挑战下仍然占优势地位，在现代电力生产中其优势地位更为突出文献数据：管壳式换热器在日本产量占全部换热器的70％，产值占了60％管壳式换热器管壳式换热器主要优点是结构简单，造价较低，选材范31◎结构：壳体、管束、管板、折流挡板和封头。一种流体在管内流动，其行程称为管程；另一种流体在管外流动，其行程称为壳程。管束的壁面即为传热面。管壳式换热器内的构成◎优点：单位体积设备所能提供的传热面积大，传热效果好，结构坚固，可选用的结构材料范围宽广，操作弹性大，◎结构：壳体、管束、管板、折流挡板和封头。一种流体在管内32

管壳式换热器内的多程

。多程：◆多管程：封头内设置分程隔板单管程→多管程◆多壳程：相当于单壳程串联，传热面积↑。管壳式换热器内的多程多程：33双管程固定管板换热器流通截面积：传热面积：说明：管程数↑，流通截面积↓，管内流速↑，hi↑，强化传热。双管程固定管板换热器流通截面积：传热面积：说明：管程数↑，流34安装：上下安装，常用；左右安装，排液不畅时采用。常用形式：弓形，圆盘形。

折流挡板作用：提高壳程流体湍动程度(Re>100湍流)，ho，强化传热。冲刷沉积物，减小污垢热阻；对壳体起支撑作用。代价：壳体阻力↑，系统动力消耗↑。安装：上下安装，常用；35

弓形圆盘形弓形圆盘形36热交换器计算及设计课件37a）固定管板式换热器适用：

*壳程流体不易结垢或容易化学清洗；

*壳体与传热管壁温度之差小于50C，否则加膨胀节。局限：管、壳温度不同，产生热应力，当Δt＞50℃时，管弯曲、断裂或管板变形。壳程不易机械清洗；优点：*结构简单，成本低；固定管板式浮头式U形管式a）固定管板式换热器适用：*壳程流体不易结垢或容易化学清38带膨胀节的固定管板换热器带膨胀节的固定管板换热器39特点：消除了温差应力、便于清洗和检修；结构复杂、成本高；适用：应用广泛。b）浮头式换热器

一端可以沿轴向自由浮动特点：消除了温差应力、便于清洗和检修；b）浮头式换热器40c）U形管式换热器特点：具有温度补偿作用；管程不易清洗。适用：可用于高温高压，适用于管程为洁净而不易结垢的流体。结构:c）U形管式换热器特点：具有温度补偿作用；结构:41热交换器设计计算内容设计一个全新的热交换器一般包括：热力计算结构计算流动阻力计算强度计算其他可能涉及的专项问题：振动、污垢等等热交换器设计计算内容设计一个全新的热交换器一般包括：42热力计算主要内容根据给出的具体条件，如热交换器类型，流体进出口温度，压力，流体物理化学性质，相变情况等，求出热交换器的传热系数，进而算出传热面积的大小热力计算主要内容根据给出的具体条件，如热交换器类型，流体进出43结构计算内容根据传热面积的大小计算热交换器主要部件和构件的尺寸，例如管子的直径、长度、根数，壳体的直径、纵向隔板和折流板的尺寸和数目，分程隔板的数目和布置，以及连接管尺寸等。结构计算内容根据传热面积的大小计算热交换器主要部件和构件的尺44流动阻力计算进行流动阻力的计算目的在于为选择风机和泵提供依据，或者核算其压降是否在限定的范围内。当压降超过允许数值时，则必须改变热交换器的某些尺寸，或者改变流速等等。流动阻力计算进行流动阻力的计算目的在于为选择风机和泵提供依据45强度计算内容计算热交换器各部件尤其是受压部件（如壳体）的应力大小，检查其强度是否在允许范围内，对于高温高压下工作的热交换器，这一点尤为重要。在考虑强度时应该尽量采用我国生产的标准材料和部件，按照国家压力容器安全技术规定进行计算或校核强度计算内容计算热交换器各部件尤其是受压部件（如壳体）的应力46热交换器热力计算基本原理设计性热力计算目的在于决定热交换器的传热面积。当然同样大小的传热面积可以采用不同的结构尺寸，另外结构尺寸也影响热力计算的过程，实际上这种热力计算必须与结构计算交叉进行校核性热力计算针对现成的热交换器，目的在于确定流体的出口温度，并了解该换热器在各种工况下的性能变化，判断能否完成非设计工况下的换热任务热交换器热力计算基本原理设计性热力计算47热交换器热力计算核心参数热流体出口温度热流体入口温度冷流体出口温度冷流体入口温度传热面积＆传热量热力计算的核心在于寻找上面五个物理量之间的关系热交换器热力计算核心参数热流体出口温度热流体入口温度冷流体出48换热器设计基本关系式

(以间壁式为例)传热方程式简化计算：换热器设计基本关系式

(以间壁式为例)传热方程式49换热器设计基本关系式热平衡方程式简化计算：换热器设计基本关系式热平衡方程式50平均温差对于最简单的平行流动有(纵坐标温度，横坐标表示传热面积)沸腾冷凝t1t2冷凝吸热t1t2’t2”t2t1’t1”沸腾放热相变的发生与否影响平行流动传热温差平均温差对于最简单的平行流动有(纵坐标温度，横坐标表示传热面51平均温差对于最简单的平行流动有(纵坐标温度，横坐标表示传热面积)t1’t2”放热吸热t2’t1”无相变顺流情况t1’t1”吸热放热t2”t2’无相变逆流情况t1’t1”吸热过热t2”t2’一种流体有相变逆流情况过冷冷凝t1’t1”放热过热t2”t2’一种流体有相变逆流情况吸热沸腾t1’t1”吸热t2”t2’部分可凝流体的冷凝平均温差对于最简单的平行流动有(纵坐标温度，横坐标表示传热面52一般情况下，两种流体之间的传热温差在热交换器内是处处不等的，所谓平均温差指整个换热器各处温差的平均值。应用不同的平均方法，有不同的名称，例如算术平均温差、对数平均温差、积分平均温差等一般情况下，两种流体之间的传热温差在热交换器内是处处不等的，53对数平均温差在传热学里针对顺流、逆流导出理论推导的假设两种流体的质量流量和比热在整个传热面上保持定值传热系数在整个传热面上不变热交换器没有热损失沿管子的轴向导热可以忽略同一种流体从进口到出口的流动过程中，不能既有相变又有单相对流换热对数平均温差在传热学里针对顺流、逆流导出54在满足上述条件下传热温差沿传热面的变化规律可导出如下上式中Δt’ΔtxΔt”分别为流体在传热面的开始F＝0、中间某处F＝x以及终端F＝F处的温差。常数公式中正号用于顺流，负号用于逆流在满足上述条件下传热温差沿传热面的变化规律可导出如下55顺流条件下无论W1、W2的值，总有

>0，温差Δt总是不断降低顺流条件下无论W1、W2的值，总有>0，温差Δt总是不断降56逆流条件下W1<W2时，总有

>0，此时温差Δt沿热流体从进口到出口的方向上总是不断降低W1>W2时，总有

<0，此时温差Δt沿热流体从进口到出口的方向上总是不断升高逆流条件下W1<W2时，总有>0，此时温差Δt沿热流体从进57根据传热学推导，对于下面的温差变化

可以导出对于顺流逆流均可以适用的平均温差计算公式，就是所谓的对数平均温差，记为Δtm

对数平均温差逆流计为Δtlm或者LMTD根据传热学推导，对于下面的温差变化可以导出对于顺流逆58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。对于上面有相变情况1，2两种情况无顺逆流之分，对于第三种需要分段处理t2t1’t1”沸腾放热冷凝吸热t1t2’t2”t1’t1”吸热过热t2”t2’过冷冷凝对于对数温差，如果流体的温度沿传热面变化不大Δtmax<2Δ59顺逆流是理论上最简单的流动方式，工程应用上往往由于需要传递大量的热而又受到空间的限制，需要采取多流程、错流以及更为复杂方式流动的换热器顺逆流是理论上最简单的流动方式，工程应用上往往由于需要传递大60混合流＆非混合流错流中在垂直与流动的方向上能不能自由运动是判断是否是混合流的标准错流式换热器中，非混合流的温度在流动方向上和垂直与流动的方向上都是变化的混合流＆非混合流错流中在垂直与流动的方向上能不能自由运动是判61对于错流＆混流流动的计算非常复杂，在附加简化条件后可以导出繁复的数学表达式。工程上不适用。通常将这些流动方式的流体进出口温度先按照逆流算出对数平均温差，然后乘上考虑因其流动方式不同与逆流而引入的修正系数Ψ，即Δtm=ΨΔtlm.c平均温差法对于错流＆混流流动的计算非常复杂，在附加简化条件后可以导出繁62Ψ的求取按照逆流算出对数平均温差如下：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对于特定的流动形式，Ψ=f(P,R)函数形式因流动方式而异。Ψ的求取按照逆流算出对数平均温差如下：P代表冷流体的实际升温63Ψ函数形式求取实例热流体在管外一个流程，冷流体在管内先逆后顺两个流程<1-2>型热交换器附加条件：管外流体横向充分混合管内两流程面积相等联立热平衡方程和传热方程，由于已经假设换热系数恒定，流体热容量无变化，可以通过换热量解得精确的平均温度ΔtmΨ函数形式求取实例热流体在管外一个流程，冷流体在管内先逆后顺64热交换器计算及设计课件65<1-2>型Ψ函数线算图<1-2>型Ψ函数线算图66其他类型Ψ函数线算图其他类型Ψ函数线算图67流体比热或传热系数变化对温差影响流体比热不变，则温度的变化与热量的吸放量成正比线性关系实际上比热一般随着温度变化而变化，呈非线性关系如果在换热器工作范围内，比热随温度显著变化时，对数平均温差推出的条件不能满足，误差变大此时用积分平均温差计算流体比热或传热系数变化对温差影响流体比热不变，则温度的变化与68积分平均温差出发点：虽然流体比热在整个温度范围内变化，但是若把温度分为若干小区域，每个小段内的比热变化并不大时，就可以把比热当作常数处理。在每一个小段中的传热温差可采用对数或者算术平均温差该思路也可用于发生相变的热交换过程，一种流体处于冷凝、过冷，或者加热并沸腾、过热时，相当于比热发生剧烈变化的情况，可以分段处理。如果流体是可凝气体与不凝气体的混合物，也就是说放出的热量和温度的变化不成比例，此时分段计算平均温差的思路依然可行积分平均温差出发点：虽然流体比热在整个温度范围内变化，但是若69传热系数的影响对数传热温差的推导中应用了传热系数不变的条件，实际在整个传热过程中它也是变化的但是工程中大多数情况下由于物性变化不大，反映到传热系数上变化更小，所以一般工程计算中可以把热交换器各部分的传热系数视为常数。若确实变化较大，分段计算的思路依然可用传热系数的影响对数传热温差的推导中应用了传热系数不变的条件，70传热有效度法的提出利用平均温差和Ψ对换热器进行设计计算是比较方便的，两种流体的进出口温度已知。温差可以直接求得。但是对于校核性工作，流体出口温度未知，此时需要大量的试算迭代，不方便。利用P，R值查线算图时，有时存在Ψ=f(P,R)函数在某些范围内dΨ/dP值很大，P稍有偏差，Ψ相差很多。针对这些问题提出了传热有效度－传热单元数的方法，简称NTU法。传热有效度法的提出利用平均温差和Ψ对换热器进行设计计算是比较71传热有效度定义对一个换热器提出最大可能传热量Qmax的概念，Qmax是指一个面积为无穷大且流体流量和进口温度与实际热交换器的流量和进口温度相同的逆流型热交换器所能达到的传热量的极限值在这个虚拟热交换器中，热流体可以被冷却到t2’(冷流体进口温度)或者冷流体被加热到t1’(热流体进口温度)，由于两种流体中只有热容量较小的那种才有可能达到最大温度变化实际传热量和Qmax之比称为传热有效度ε传热有效度定义对一个换热器提出最大可能传热量Qmax的概念，72最大可能传热量可表达为：

Qmax=Wmin(t1’-t2’)实际传热量和Qmax之比称为传热有效度ε如果W1是Wmin，就是如下左图，ε＝(t1’-t1”)/(t1’-t2’)如果W2是Wmin，就是如下右图，ε＝(t2”-t2’)/(t1’-t2’)可以统一写成ε＝δtmax/(t1’-t2’),是无量纲小于1数如果知道传热有效系数和两种流体的入口温度，可以很容易得到热交换器的实际换热量，从而得到其他各参数。逆流情况t1’t1”吸热放热t2”t2’t1’t1”吸热放热t2”t2’最大可能传热量可表达为：逆流情况t1’t1”吸