間壁式換熱器及其熱工計(jì)算方法

2.7 間壁式換熱器及其熱工計(jì)算方法間壁式換熱器的熱工計(jì)算空氣加熱器的熱工計(jì)算散熱器的熱工計(jì)算2024/5/162.7.1

間壁式換熱器的熱工計(jì)算熱質(zhì)交換過程與設(shè)備.第二章

間壁式換熱器的種類很多，從構(gòu)造上主要可分為：管殼式、肋片管式、板式、板翹式、螺旋板式等，其中以前三種用得最為廣泛。雖然間壁式換熱器的類型很多，但從其熱工計(jì)算的方法和步驟來看，實(shí)質(zhì)上仍比較類似。下面首先間壁式換熱器熱計(jì)算的基本原理，其分析問題的方法對(duì)其它類型的換熱器也是適用的。然后，對(duì)一些常見的加熱器、散熱器等間壁式換熱器的熱工計(jì)算方法，本節(jié)略作介紹。2024/5/162.7.1

間壁式換熱器的熱工計(jì)算熱質(zhì)交換過程與設(shè)備.第二章1總傳熱系數(shù)與總傳熱熱阻對(duì)于換熱器的分析與計(jì)算來說，決定總傳熱系數(shù)是最基本但也是最不容易的。在傳熱學(xué)中，對(duì)于第三類邊界條件下的傳熱問題，總傳熱系數(shù)可以用一個(gè)類似于牛頓冷卻定律的表達(dá)式來定義，(2-7-1)2024/5/162.7.1

間壁式換熱器的熱工計(jì)算熱質(zhì)交換過程與設(shè)備.第二章式中是總溫差?？倐鳠嵯禂?shù)與總熱阻成反比，即：℃／W(2-7-2)式中

——換熱面積為A時(shí)的總傳熱熱阻，℃／W。如果兩種液體被一圓管壁所隔開，由傳熱學(xué)知，其單位管長的總熱阻為(2-7-3)2024/5/162.7.1

間壁式換熱器的熱工計(jì)算熱質(zhì)交換過程與設(shè)備.第二章單位管長內(nèi)外表面積分別為和。此時(shí)傳熱系數(shù)具有如下形式：對(duì)外表面

(2-7-4)對(duì)內(nèi)表面：

(2-7-5)其中2024/5/162.7.1

間壁式換熱器的熱工計(jì)算熱質(zhì)交換過程與設(shè)備.第二章

應(yīng)該注意，公式(2-7-3)至(2-7-5)僅適用于清潔表面。通常的換熱器在運(yùn)行時(shí)，由于流體的雜質(zhì)、生銹或是流體與壁面材料之間的其他反應(yīng)，換熱表面常常會(huì)被污染。表面上沉積的膜或是垢層會(huì)大大增加流體之間的傳熱熱阻。這種影響可以進(jìn)一步用一個(gè)附加熱阻來處理，這個(gè)熱阻就是污垢熱阻。其數(shù)值取決于運(yùn)行溫度、流體的速度、流體污染物的性質(zhì)以及換熱器工作時(shí)間的長短等。對(duì)于平壁，考慮其兩側(cè)的污垢熱阻后，總熱阻為(2-7-6)2024/5/162.7.1

間壁式換熱器的熱工計(jì)算熱質(zhì)交換過程與設(shè)備.第二章

對(duì)于管子內(nèi)、外表面的污垢熱阻包括進(jìn)去之后，對(duì)于外表面，總傳熱系數(shù)可表示為：

(2-7-7)

對(duì)內(nèi)表面：

(2-7-8)2024/5/162.7.1

間壁式換熱器的熱工計(jì)算熱質(zhì)交換過程與設(shè)備.第二章知道了、、和以后，就可以確定總傳熱系數(shù)，其中的對(duì)流換熱系數(shù)可以由以前傳熱學(xué)中給出的有關(guān)傳熱關(guān)系式求得。應(yīng)注意，公式(2-7-6)－(2-7-8)中壁面的傳導(dǎo)熱阻項(xiàng)是可以忽略的，這是因?yàn)橥ǔ２捎玫亩际菍?dǎo)熱系數(shù)很高的金屬薄壁。此外，經(jīng)常出現(xiàn)某一項(xiàng)對(duì)流換熱熱阻比其他項(xiàng)大得多的情況，這時(shí)它對(duì)總傳熱系數(shù)起支配作用?？倐鳠釤嶙柚械膶?duì)流換熱阻和污垢熱阻可以通過實(shí)驗(yàn)的方法求得。2024/5/162.7.1

間壁式換熱器的熱工計(jì)算熱質(zhì)交換過程與設(shè)備.第二章2熱計(jì)算概念通?？赡苡龅絻煞N不同類型的熱計(jì)算：

1）設(shè)計(jì)性熱計(jì)算：其目的在于決定換熱器的傳熱面積。但是同一個(gè)傳熱面可以采用不同的結(jié)構(gòu)尺寸，而結(jié)構(gòu)尺寸也影響熱計(jì)算的過程。因此，實(shí)際上這種熱計(jì)算往往要與結(jié)構(gòu)計(jì)算交叉進(jìn)行。

2）校核性熱計(jì)算：這時(shí)換熱器是現(xiàn)成的，熱計(jì)算的目的在于確定流體的出口溫度。并了解該換熱器在非設(shè)計(jì)工況下的性能變化，判斷能否完成在非設(shè)計(jì)工況下的換熱任務(wù)。2024/5/162.7.1

間壁式換熱器的熱工計(jì)算熱質(zhì)交換過程與設(shè)備.第二章

為了進(jìn)行換熱器的熱計(jì)算，最主要的是要得到熱負(fù)荷（即傳熱量）和流體的進(jìn)出口溫度、傳熱系數(shù)、傳熱面積以及這些量之間的關(guān)系式。無論是設(shè)計(jì)性熱計(jì)算還是校核性熱計(jì)算，所采用的基本關(guān)系式都是傳熱方程式和熱平衡方程式。一.傳熱方程式傳熱方程式的一般形式為：（2-7-9）2024/5/162.7.1

間壁式換熱器的熱工計(jì)算熱質(zhì)交換過程與設(shè)備.第二章式中

——熱負(fù)荷（即傳熱量），W——換熱器任一微元傳熱面處的傳熱系數(shù)，

W/m2.0C——微元傳熱面積，m2

——微元傳熱面處兩種流體之間的溫差，0C式（2-7-9）中的和都是F的函數(shù)，而且每種換熱器的函數(shù)關(guān)系都不相同，這就使得計(jì)算十分復(fù)雜。但是在工程計(jì)算中采用如下簡(jiǎn)化的傳熱方程式也已足夠精確了：

（2-7-10）2024/5/162.7.1

間壁式換熱器的熱工計(jì)算熱質(zhì)交換過程與設(shè)備.第二章式中

——熱負(fù)荷（即傳熱量），W——換熱器整個(gè)傳熱面上的平均傳熱系數(shù)，W/m2.0C——傳熱面積，m2

——傳熱面上兩種流體之間的平均溫差，0C

由上可知，要算出傳熱面積F，必須先知道換熱器的熱負(fù)荷Q，平均溫差以及平均傳熱系數(shù)k等值，這些數(shù)值的計(jì)算就成了熱計(jì)算的基本內(nèi)容。2024/5/162.7.1

間壁式換熱器的熱工計(jì)算熱質(zhì)交換過程與設(shè)備.第二章二.熱平衡方程式如果不考慮對(duì)周圍環(huán)境的散熱損失，則冷流體所吸收的熱量就應(yīng)該等于熱流體所放出的熱量。這時(shí)熱平衡方程式可寫作：（2-7-11）2024/5/162.7.1

間壁式換熱器的熱工計(jì)算熱質(zhì)交換過程與設(shè)備.第二章式中

——分別為熱流體與冷流體的質(zhì)量流量，kg/s——分別為熱流體與冷流體的平均定壓質(zhì)量比熱，J/kg.0C——分別為熱流體與冷流體的溫度，0C2024/5/162.7.1

間壁式換熱器的熱工計(jì)算熱質(zhì)交換過程與設(shè)備.第二章

以后，我們分別以右下角的“1”代表熱流體和“2”代表冷流體，分別以右上角的“｀”代表流體的進(jìn)口狀態(tài)和“〃”代表流體的出口狀態(tài)。熱平衡方程式的作用除了在已知流體進(jìn)出口溫度的前提下求傳熱量以外，也可以在熱、冷流體的進(jìn)出口溫度僅已知三個(gè)時(shí)，用以求出第四個(gè)溫度，也可以在全部流體進(jìn)出口溫度均為已知時(shí)，求流體的流量。2024/5/162.7.1

間壁式換熱器的熱工計(jì)算熱質(zhì)交換過程與設(shè)備.第二章3平均溫差一、順流和逆流情況下的平均溫差在《傳熱學(xué)》里，為了得到順流和逆流情況下的平均溫差，我們作出以下假定：（1）兩種流體的質(zhì)量流量和比熱在整個(gè)傳熱面上保持定值；（2）傳熱系數(shù)在整個(gè)傳熱面上不變；2024/5/162.7.1

間壁式換熱器的熱工計(jì)算熱質(zhì)交換過程與設(shè)備.第二章（3）換熱器沒有熱損失；（4）沿管子的軸向?qū)峥梢院雎?；?）同一種流體從進(jìn)口到出口的流動(dòng)過程中，不能既有相變又有單相對(duì)流換熱。分析結(jié)果表明，熱、冷流體之間的溫差隨傳熱面積依據(jù)指數(shù)規(guī)律而變化：（2-7-12）2024/5/162.7.1

間壁式換熱器的熱工計(jì)算熱質(zhì)交換過程與設(shè)備.第二章式中，其中加號(hào)適用于順流，而減號(hào)適用于逆流。2024/5/162.7.1

間壁式換熱器的熱工計(jì)算熱質(zhì)交換過程與設(shè)備.第二章

由式可見，在順流時(shí)，不論數(shù)值的大小如何，總有，因而由熱流體的進(jìn)口到出口的方向上，兩流體的溫差在總是不斷降低。而在逆流時(shí)，由熱流體的進(jìn)口到出口的方向上，當(dāng)時(shí)，，兩流體的溫差不斷降低；當(dāng)時(shí)，，兩流體的溫差不斷升高。此外，由于溫差隨換熱面變化是指數(shù)曲線，順流與逆流相比，順流時(shí)溫差變化較顯著，而逆流時(shí)溫差變化較平緩，故在相同的進(jìn)出口溫度下，逆流比順流平均溫差大。因此，工程上換熱器一般都盡可能采用逆流布置。逆流換熱器的缺點(diǎn)是高溫部分集中在換熱器的一端。2024/5/162.7.1

間壁式換熱器的熱工計(jì)算熱質(zhì)交換過程與設(shè)備.第二章按照式（2-7-12）所示的溫差變化關(guān)系，在《傳熱學(xué)》中已得到對(duì)于順流、逆流換熱器均可適用的平均溫差計(jì)算公式為：（2-7-13）由于其中包含了對(duì)數(shù)項(xiàng)，常稱這種平均溫差為對(duì)數(shù)平均溫差，以或LMTD(LogarithmicMeanTemperatureDifference)表示。2024/5/162.7.1

間壁式換熱器的熱工計(jì)算熱質(zhì)交換過程與設(shè)備.第二章用對(duì)數(shù)平均溫差計(jì)算雖然較精確，但稍顯麻煩。當(dāng) 時(shí)，用算術(shù)平均溫差代替對(duì)數(shù)平均溫差的誤差不超過2.3%，一般當(dāng)時(shí)，即可用算術(shù)平均溫差代替對(duì)數(shù)平均溫差，其誤差不超過4%，這是工程計(jì)算中所允許的。

2024/5/16對(duì)于既有相變又有單相對(duì)流換熱的情形，不論熱流體還是冷流體發(fā)生相變，均應(yīng)分段計(jì)算平均溫差。至于有非凝結(jié)性氣體的情形，此時(shí)溫度分布已不滿足數(shù)規(guī)律，不能用式（2-7-13）計(jì)算。2.7.1

間壁式換熱器的熱工計(jì)算熱質(zhì)交換過程與設(shè)備.第二章2024/5/162.7.1

間壁式換熱器的熱工計(jì)算熱質(zhì)交換過程與設(shè)備.第二章二、其它流動(dòng)方式時(shí)的平均溫差除順流、逆流外，根據(jù)流體在換熱器中的安排，還有交叉流、混合流等。對(duì)于這些復(fù)雜情況下的平均溫差，理論上可在附加一些假設(shè)條件后，用解析解法求出，但這些解析結(jié)果均過于繁瑣，在工程計(jì)算中常采用先按逆流計(jì)算出平均溫差，再乘以一修正系數(shù)的方法加以計(jì)算，即（2-7-14）2024/5/162.7.1

間壁式換熱器的熱工計(jì)算熱質(zhì)交換過程與設(shè)備.第二章若定義輔助參數(shù)（2-7-15）

（2-7-16）2024/5/162.7.1

間壁式換熱器的熱工計(jì)算熱質(zhì)交換過程與設(shè)備.第二章此時(shí)就可將表示的函數(shù)：即

（2-7-18）2024/5/162.7.1

間壁式換熱器的熱工計(jì)算熱質(zhì)交換過程與設(shè)備.第二章

由P和R的定義可知，P的數(shù)值代表冷流體的實(shí)際吸熱量與最大可能的吸熱量的比率，稱為溫度效率，該值總小于1；R是冷流體的熱容量與熱流體的熱容量之比，可以大于1、等于1，或小于1。對(duì)于某個(gè)特定的流動(dòng)形式，修正系數(shù)是輔助參數(shù)P和R的函數(shù)，即

2024/5/162.7.1

間壁式換熱器的熱工計(jì)算熱質(zhì)交換過程與設(shè)備.第二章

此函數(shù)形式因流動(dòng)方式而異，理論上可在附加一些假設(shè)條件后，用解析解法求出。例如，可推導(dǎo)出熱流體在管外流動(dòng)為一個(gè)流程，冷流體在管內(nèi)先逆流后順流或先順流后逆流流動(dòng)兩個(gè)流程的<1-2>型換熱器的的計(jì)算公式為2024/5/162.7.1

間壁式換熱器的熱工計(jì)算熱質(zhì)交換過程與設(shè)備.第二章

工程上為了計(jì)算時(shí)的方便，常給出及的線算圖，以供應(yīng)用。如圖2-16～圖2-19所示。

修正系數(shù)的值總是小于或等于1的，根據(jù)修正系數(shù)值的大小可以看出某種流動(dòng)方式在給定工況下接近逆流的程度。在設(shè)計(jì)中除非出于降低壁溫的目的，否則最好使，當(dāng)就認(rèn)為不合理，此時(shí)可采用多殼程或多臺(tái)串聯(lián)的方式來代替，因?yàn)檫@樣可使值增大，從而使流動(dòng)方式更接近于逆流。2024/5/162.7.1

間壁式換熱器的熱工計(jì)算熱質(zhì)交換過程與設(shè)備.第二章2.7.1.4傳熱有效度的計(jì)算在對(duì)換熱器作設(shè)計(jì)性熱計(jì)算時(shí)，熱、冷流體的進(jìn)出口溫度均為已知或由熱平衡方程求出。此時(shí)利用平均溫差來分析換熱器是方便的。然而對(duì)于校核性熱計(jì)算，熱、冷流體的進(jìn)出口溫度是未知量，而在平均溫差的計(jì)算式中卻包含了出口溫度，因此若用平均溫差來分析就必須進(jìn)行多次試算，這是很不方便的。2024/5/162.7.1

間壁式換熱器的熱工計(jì)算熱質(zhì)交換過程與設(shè)備.第二章另外，在換熱器的修正系數(shù)與的曲線圖上，在某些范圍內(nèi)，曲線很陡，這就意味著當(dāng)P值略有變化，值就會(huì)相差很多，對(duì)計(jì)算結(jié)果影響很大。為此校核性熱計(jì)算時(shí)常不采用平均溫差來進(jìn)行計(jì)算，而采用另一種稱之為傳熱有效度-傳熱單元數(shù)的方法（簡(jiǎn)稱法法）進(jìn)行計(jì)算。2024/5/162.7.1

間壁式換熱器的熱工計(jì)算熱質(zhì)交換過程與設(shè)備.第二章

為了定義一個(gè)換熱器的傳熱有效度，首先必須明確該換熱器的最大可能的傳熱量。所謂是指一個(gè)面積為無窮大的逆流換熱器所能達(dá)到的傳熱量的極限值。在這種換熱器中，熱流體可以被冷卻到，或者冷流體可以被加熱到。考慮到在兩種流體中，只有熱容量比較小的那種流體，才有可能達(dá)到最大的溫度變化，因此最大可能傳熱量可表達(dá)為（2-7-19）式中為中較小者。2024/5/162.7.1

間壁式換熱器的熱工計(jì)算熱質(zhì)交換過程與設(shè)備.第二章

然而，實(shí)際傳熱量總是小于最大可能傳熱量。實(shí)際傳熱量與最大可能傳熱量之比，稱為傳熱有效度，通常以表示，即（2-7-20）因此，如果=時(shí)，則

如果=時(shí)，則故可將傳熱有效度統(tǒng)一寫（2-7-21）2024/5/162.7.1

間壁式換熱器的熱工計(jì)算熱質(zhì)交換過程與設(shè)備.第二章

根據(jù)的定義，它是一個(gè)無因次參數(shù)，一般小于1。其實(shí)用性在于：若已知和時(shí)，就可容易地由下式確定換熱器的實(shí)際傳熱量：

求得后，兩種流體的出口溫度和就可方便地從熱平衡方程求出。當(dāng)引入這一稱為傳熱單元數(shù)的無因次參數(shù)，并令后，根據(jù)推導(dǎo)就可求出之間的關(guān)系式（2-7-22）2024/5/162.7.1

間壁式換熱器的熱工計(jì)算熱質(zhì)交換過程與設(shè)備.第二章對(duì)于順流換熱器，傳熱有效度為

對(duì)于逆流換熱器，傳熱有效度為

工程上為了計(jì)算時(shí)的方便，常給出的線算圖，以供應(yīng)用。如圖2-20～圖2-23所示。2024/5/162.7.1

間壁式換熱器的熱工計(jì)算熱質(zhì)交換過程與設(shè)備.第二章

為了計(jì)算的方便，實(shí)際上還可用流體1或2的溫度效率的形式來定義，即相應(yīng)的2024/5/162.7.1

間壁式換熱器的熱工計(jì)算熱質(zhì)交換過程與設(shè)備.第二章

這時(shí)前述的關(guān)系不變，但值可能小于、等于或大于1，因此本書的及圖中，同時(shí)繪有的曲線，廣義地理解圖中的應(yīng)為溫度效率，而當(dāng)時(shí)，溫度效率恰恰就是傳熱有效度。2024/5/162.7.1

間壁式換熱器的熱工計(jì)算熱質(zhì)交換過程與設(shè)備.第二章2.7.1.5換熱器熱計(jì)算的方法設(shè)計(jì)性熱計(jì)算和校核性熱計(jì)算的基本方程式都是：傳熱方程式

熱平衡方程式2024/5/162.7.1

間壁式換熱器的熱工計(jì)算熱質(zhì)交換過程與設(shè)備.第二章

從上述方程中，可知在熱計(jì)算時(shí)共有七個(gè)基本量，即，在這七個(gè)基本量中，必須事先給出五個(gè)，才能進(jìn)行熱計(jì)算。在計(jì)算時(shí)，采用平均溫差法或傳熱有效度-傳熱單元數(shù)法都可得到相同的結(jié)果，但在解題時(shí)的具體步驟卻是有所不同的。2024/5/162.7.1

間壁式換熱器的熱工計(jì)算熱質(zhì)交換過程與設(shè)備.第二章一.設(shè)計(jì)性熱計(jì)算在這種熱計(jì)算中，通?？梢砸阎ɑ蛲ㄟ^事先的計(jì)算）兩流體的熱容量以及四個(gè)進(jìn)、出口溫度中的三個(gè)，需要求傳熱面積的大小。兩種不同計(jì)算方法的步驟如下：2024/5/162.7.1

間壁式換熱器的熱工計(jì)算熱質(zhì)交換過程與設(shè)備.第二章1.平均溫差法

1)由已知條件，利用熱平衡方程式求出另一個(gè)未知溫度及傳熱量Q；

2)用下節(jié)所述原則，確定流動(dòng)方式，求出；

3)取經(jīng)驗(yàn)傳熱系數(shù)，估算傳熱面，并對(duì)傳熱面進(jìn)行初步布置，計(jì)算相應(yīng)的傳熱系數(shù)K；

4)由傳熱方程式計(jì)算傳熱面積F。2024/5/162.7.1

間壁式換熱器的熱工計(jì)算熱質(zhì)交換過程與設(shè)備.第二章2.傳熱有效度-傳熱單元數(shù)法

1)由已知條件，利用熱平衡方程式求出另一個(gè)未知溫度及傳熱量Q；

2)用下節(jié)所述原則，確定流動(dòng)方式，求出，用相應(yīng)的線算圖求出NTU值；

3)取經(jīng)驗(yàn)傳熱系數(shù)，估算傳熱面，并對(duì)傳熱面進(jìn)行初步布置，計(jì)算相應(yīng)的傳熱系數(shù)K；

4)由確定傳熱面積F。2024/5/162.7.1

間壁式換熱器的熱工計(jì)算熱質(zhì)交換過程與設(shè)備.第二章

由上可見，對(duì)于設(shè)計(jì)性熱計(jì)算，兩種計(jì)算方法在繁簡(jiǎn)程度上沒有多大差別，但在采用平均溫差法時(shí)，可以通過修正系數(shù)值的大小看出所確定的流動(dòng)方式在給定工況下接近逆流的程度，有利于流動(dòng)形式的選擇。2024/5/162.7.1

間壁式換熱器的熱工計(jì)算熱質(zhì)交換過程與設(shè)備.第二章二.校核性熱計(jì)算這時(shí)通常已知換熱器的傳熱面積F以及它的具體結(jié)構(gòu)、兩流體的熱容量和進(jìn)口溫度，需要求解的是兩流體的出口溫度。兩種不同計(jì)算方法的步驟如下：2024/5/162.7.1

間壁式換熱器的熱工計(jì)算熱質(zhì)交換過程與設(shè)備.第二章1.平均溫差法

1)假定一個(gè)出口溫度，利用熱平衡方程式求出另一個(gè)出口溫度；

2)由傳熱面的已知布置情況，計(jì)算相應(yīng)的傳熱系數(shù)K；

3)根據(jù)四個(gè)進(jìn)、出口溫度及流體的流動(dòng)方式，計(jì)算出平均溫差；

4)將傳熱系數(shù)K、傳熱面F、平均溫差代入傳熱方程式，計(jì)算出相應(yīng)的傳熱量Q；

2024/5/162.7.1

間壁式換熱器的熱工計(jì)算熱質(zhì)交換過程與設(shè)備.第二章5)用下式核算流體的出口溫度：

6)將所求之與第一步的假定值相比，視其差值大小，若差值較大，則應(yīng)重新假定，重復(fù)上面步驟，直至滿意為止。2024/5/162.7.1

間壁式換熱器的熱工計(jì)算熱質(zhì)交換過程與設(shè)備.第二章2傳熱有效度-傳熱單元數(shù)法

1)假定一個(gè)出口溫度，利用熱平衡方程式求出另一個(gè)出口溫度；

2)由傳熱面的已知布置情況，計(jì)算相應(yīng)的傳熱系數(shù)K；

3)計(jì)算出傳熱單元數(shù)NTU和熱容量比Rc；

4)用相應(yīng)的線算圖求出傳熱有效度；

2024/5/165)用式（2-7-22）求出傳熱量Q，并利用熱平衡方程式求出流體的出口溫度 、；6)將所求之、’與第一步的假定值相比，視其差值大小，若差值較大，則應(yīng)重新假定，重復(fù)上步驟，直至滿意為止。2.7.1

間壁式換熱器的熱工計(jì)算熱質(zhì)交換過程與設(shè)備.第二章2024/5/162.7.1

間壁式換熱器的熱工計(jì)算熱質(zhì)交換過程與設(shè)備.第二章

由上可見，對(duì)于校核性熱計(jì)算，兩種計(jì)算方法都要試算，但是平均溫差法需要反復(fù)多次地進(jìn)行對(duì)數(shù)計(jì)算，而傳熱有效度-傳熱單元數(shù)法至多進(jìn)行二三次計(jì)算即可達(dá)到要求，顯然比平均溫差法方便。因此，在設(shè)計(jì)性熱計(jì)算時(shí)，最好采用平均溫差法，而在校核性熱計(jì)算時(shí)，傳熱有效度-傳熱單元數(shù)法能顯出更大的優(yōu)越性。2024/5/162.7.2

空氣加熱器的熱工計(jì)算熱質(zhì)交換過程與設(shè)備.第二章

在建筑環(huán)境與齊備工程專業(yè)領(lǐng)域里，除表面式冷卻器外，還有大量的其它型式的間壁式熱質(zhì)交換設(shè)備，如加熱器、冷凝器、蒸發(fā)器、散熱器、省煤器、空氣預(yù)熱器等等，它們的熱工計(jì)算方法大同小異?？諝饧訜崞鲝V泛應(yīng)用于建筑物的供暖、通風(fēng)和空調(diào)等工程中，其所用熱媒可以是熱水，也可以是蒸汽。下面對(duì)其熱工計(jì)算略作介紹。因?yàn)樵诳諝饧訜崞髦兄挥酗@熱交換，所以它的熱工計(jì)算方法比較簡(jiǎn)單，只要讓加熱器提供給的熱量等于加熱空氣需要的熱量即可。用前面給出的對(duì)數(shù)平均溫差法可以解決這個(gè)問題。2024/5/162.7.2

空氣加熱器的熱工計(jì)算熱質(zhì)交換過程與設(shè)備.第二章

對(duì)于加熱過程來說，由于冷、熱流體在進(jìn)、出口端的溫差比值小于2，可以用算術(shù)平均溫差代替對(duì)數(shù)平均溫差，不會(huì)引起很大誤差。實(shí)際工作中，傳熱系數(shù)常整理成如下形式的公式：W／（m2?℃）(2-7-23)

對(duì)于以蒸汽為熱媒的空氣加熱器，基本上可以不考慮蒸汽流速的影響，而將傳熱系數(shù)整理成W／（m2?℃）(2-7-24)2024/5/162.7.2

空氣加熱器的熱工計(jì)算熱質(zhì)交換過程與設(shè)備.第二章上兩式中

——被處理空氣通過加熱器時(shí)的質(zhì)量流速，

kg/(m2?s)；、——由實(shí)驗(yàn)得出的系數(shù)，無因次；、、——由實(shí)驗(yàn)得出的指數(shù)，無因次。這是對(duì)此類間壁式換熱器理論分析與工程處理的一種做法。另一種處理方法見下面散熱器的熱工計(jì)算。2024/5/162.7.3

散熱器的熱工計(jì)算熱質(zhì)交換過程與設(shè)備.第二章

散熱器是向房間供暖時(shí)采用的主要設(shè)備。此種換熱器較之前面介紹的最大不同之處在于、流過其一側(cè)的空氣不再是受迫流動(dòng)，而基本是處于自然對(duì)流狀態(tài)。在散熱器內(nèi)流動(dòng)的熱水或蒸汽通過它時(shí)將熱量散發(fā)，以補(bǔ)充房間的熱損失，使室內(nèi)保持需要的溫度。散熱器的熱工計(jì)算主要是決定供暖房間所需散熱器的散熱面積和片數(shù)。其熱工計(jì)算采用的基本公式仍為2024/5/162.7.3

散熱器的熱工計(jì)算熱質(zhì)交換過程與設(shè)備.第二章式中

Q——散熱器的散熱量，一般取為房間的熱負(fù)荷，W；

——散熱器內(nèi)熱媒與室內(nèi)空氣的對(duì)數(shù)平均溫差，℃。2024/5/162.7.3

散熱器的熱工計(jì)算熱質(zhì)交換過程與設(shè)備.第二章

流過散熱器的熱媒通過散熱器將熱量傳遞給室內(nèi)空氣而使自身溫度降低，部分室內(nèi)空氣流經(jīng)散熱器時(shí)被加熱而溫度升高，然后與室內(nèi)空氣混合以提高整體溫度。由于流經(jīng)散熱器的室內(nèi)空氣溫度一般是未知的，所以對(duì)數(shù)平均溫差不能求得。考慮到