【HETA】换热器的传热计算公式

空调换热器，不管是蒸发器还是冷凝器，其都扮演着一个传热的角色。今天我们就来讲一讲换热器传热的计算。

一：总传热速率方程

1、总传热速率微分方程式

2、局部总传热系数

物理意义：单位传热面积、单位传热温差下的传热速率。反映了传热过程的强度，是衡量换热器工作效率的重要参数。

注意：总传热系数的单位与对流传热系数的单位一样，都为W /(m² ×°C)，但温度差所代表的区域不同。同样总传热系数也是必须与温度差和传热面积相对应的。

二：传热量的计算

在传热计算中，传热速率和热负荷在数值上一般可视为相等，但其含义不同。

热负荷：由工艺条件决定的，是对换热器换热能力的要求；

传热速率：换热器本身在一定的操作条件下的换热能力，是换热器本身的特性。

热负荷的计算有以下几种：

无相变：

有相变：

三：传热系数的计算

  1. 定义式：

  2. 求法   

（1）选取经验值

（2）实验（现场）测定

（3）K 的计算式

两流体通过壁面包括以下过程：

上述过程的传热量为：

以上三式相加得：

比较有以下结果：

1）当传热面为圆壁时：

2）当传热面为平壁时：

   3. 关于K 的讨论    

（1）由dQ=K×Dt×dS知，总传热系数在数值上等于单位温度差下的热通量。K的单位与的单位完全一样（W /( m 2 ×°C），或（W /(m2 ×K），但应注意温度差℃（或K）所代表的范围不同。

（2）

说明：总传热系数随所取传热面的不同而不同。今后无特别说明时均指基于外表面积的总传热系数。

（3）对圆管：

（4） K 也可以表示为热阻的形式，即：

表明：间壁两侧流体间传热的总热阻等于两侧流体的对流传热的热阻与管壁热传导的热阻之和。

（5）对以下几种情况可以简化：

由此可看出，K值由热阻大（即h小）的一侧流体的传热所控制，要提高K，应提高h小的一侧。

（6）污垢热阻

污垢热阻的存在使K降低，传热速率下降。

如传热面两侧（管壁内、外侧表面上）的污垢热阻分别用R_si和表示R_so，则前述的K值的计算式变为：

备注：换热器要根据实际的操作情况定期清洗。

四：示例

假如实验测定列管换热器的总传热系数时，水在换热器的列管内作湍流流动，管外为饱和蒸汽冷凝。列管由直径为f25´2.5mm的钢管组成。当水的流速为1m/s时，测得基于管外表面积的总传热系数K_o为2115W/(m²·℃)；若其它条件不变，而水的速度变为1.5m/s时，测得系数K_o为2660W/(m²·℃)。试求蒸汽冷凝的传热系数。假设污垢热阻可忽略。