1、湖南工 院 毕业设计 (论文 ) 外文翻译 外 文 题 目 New plate heat exchanger optimization Selection 译 文 题 目 新型板式换热器的优化选型 系部 机械工程系 专 业 班 级 机械设计制造及其自动化 机本 0702 班 学 生 姓 名 汤建民 指 导 教 师 邹芝芳 完 成 时 间 2011-05 换热器的优化选型 W. Lub 和 S.A. Tassoub 英国 米德尔塞克斯 ， 布鲁内尔大学 机械设计工程部 【摘要】板式换热器的优化选型是根据换热器的用途和工艺过程中的参 数和NTU KA MC t tm，即传热单元数 NTU 和温差比
2、（对数平均温差 换热的动力）选择板片形状、板式换热器的类型和结构。 【关键词】平均温差 NTU 板式蒸发器 冷凝器 1 平均温差 tm 从公式 Q K tmA， tm 1 A A（ t1 t2） dA 中可知，平均温差 tm 是传热的驱动力，对于各种流动形式，如能求出平均温差，即板面两侧流体间温差对面积的平均值，就能出换热器的传热量。平均温差是一个较为直观的概念，也是评价板式换热器性能的一项重要指标。 1.1 对数平均温差的计算 当换热器传热量为 dQ，温度上升为 dt 时，则 C dQ dt，将 C 定义为热容量，它表示单位时间通过单位面积交换的热量，即 dQ K（ th tc） dA K
3、tdA，两种流体产生的温度变化分别为 dth dQ Ch， dtc dQ Cc， d t d（ th tc） dQ（ 1 Cc 1 Ch） ,则 dA 1 k（ 1 Cc 1 Ch） （ d t t），当从 A 0 积分至 A A0时， A0 1 k（ 1 Cc 1 Ch） （ tho tci）（ thi tco） ，由于两种流体间交换的热量相等，即 Q Ch（ thi tho） Cc（ tco tci），经简化后可知，Q KA0 （ tho tci）（ thi tco） （ tho tci）（ thi tco） ，若 t1thi tco， t2 tho tci，则 Q KA0（ t1 t2）
4、（ t1 t2） KA0 tm，式中的 tm（ t1 t2）（ t1 t2）。 顺流 tm （ thi tci）（ tho tco） （ thi tci）（ tho tci） 逆流 tm （ thi tco）（ tho tci） （ thi tco）（ tho tci） 对于各种流动型式，在相同的进口、出口温度条件下，逆流的平均温差最大。 当板式换热器入口和出口两流体的温差 t1 和 t2 之间的差不大时，可采用算术平均温差（ t1 t2） 2，一般 t1 t2小于 1.5 时，可采用，若 t t2为 3 时，则误差约为 10%。 1.2 传热单元数法 在传热单元数法中引入一个无量纲参数 NT
5、U，称为传热单元数，它表示板式换热器的总热导（即换热器传热热阻的倒数）与流体热容量的比值 NTU KA MC，它表示相对于流体热容流量，该换热器传热能力的大小，即换热器的无量纲“传热能力 ”。对于板式换热器来说， KA MC t tm，式中 t tm 称为温差比，上式中的右边的工艺过程用 NTUp 表示，左边的换热设备的条件用 NTUE表示。 NTUp 是流体温度的变化与平均温差的比值，表示的是用 1 tm 的变化引起几度流体温度变化的值，当 tm 大时， NTUp 则小；当 tm 小时，它有变大的倾向。相反，在 NTUp变大的过程中， tm 的温度变化较大， NTUp 较小时，其 tm 的温
6、度变化较小（见表 1）。 表 1 tm， NTUp 的关系 tm 大 tm 小 NTUp 小 NTUp 大 NTUp 大 NTUp 小 tm 的温度变化大 tm 的温度变化小 板式换热器的优化设计计算，就是在已知温差比 NTUE的条件下，合理地确定其型号、流程和传热面积，使 NTUp 等于 NTUE。 1.3 换热过程和 NTU 与供热空调相关的换热过程如下如示： 用蒸汽加热水 水 水换热 a. 蒸汽 133 133 c.一次水 65 60 水 5 65 （生活热水） 二次水 45 40 （采暖） b. 蒸汽 133 133 d. 一次水 14 9 水 55 65 （采暖） 二次水 13 7 （制冷） e. 一次水 29 24 二次水 26 21 （制冷机的冷却） 以上 5 例工艺过程的 NTUp（见表 2） 表 2 供热空调工艺过程的 NTUp 过程 tm NTUp a 133 133 5 65 94.86 （ 65 5） 94.86 0.632 b 133 133 55 65 72.88 （ 65 55） 72.88 0.13 c 65 60 45 40 20.00 （ 45 40） 20 0.25 d 14 9 13 7 1.44 （ 13 7） 1.44 4.17 e 29 24 26 21 3.00 （ 26 21） 3 1.67
