1、吉林化工学院本科毕业设计外文翻译 - 1 - 低温换热器涌传递特点 吴苏月 （ 中国重庆大学动力工程学院，重庆 ， 400044） 袁秀芳，李远瑞 ， 彭亮 （ 中国重庆大学动力工程学院，重庆 ， 400044） 2007 年 1 月 9 日收入 通过分析运行在低于环境温度的低温换热器的涌传递过程，提出了涌传递总效率的概念，并得到了涉及涌传递总效率相关量的表达式，如热交换单元数，冷流体到热流体热能率等。以顺流，逆流，交叉流为例，给出它们涌传递总效率的数字结果，并将涌传递总效率与热传递总效率进行比较。 关键词 ：低温 换热器 ，涌传递总效率，热传递总效率 1.引言 低温 换热器 主要 用于制冷和
2、低温产业，将热量从一种流体传递到另一种流体，并具有极高的重要性。在低温 换热器 中涌传递不可避免地伴随着热传递。另外，在工程中我们通常关注的是某一确定流体增加的涌。这篇文章为工程中低温 换热器 的运行评价提供了参考，并帮助工程师设计更好的低温 换热器 。 2.低温 换热器 涌传递总效率 图 1.换热器中典型的热交换 考虑低温 换热器 对流换热典型的热量交换（如图 1所示），假设热量传递和流动过程处于稳定状态，不考虑 换热器 轴向热传递，粘性损失和热损失。另外，假设流 体的物理特性为常数。 吉林化工学院本科毕业设计外文翻译 - 2 - 对于一个工作在环境温度以下的 换热器 ，热流体把热量传给冷流
3、体，冷涌增加，但冷流体吸收热量，冷涌下降，即热传递和涌传递的方向是相反的。增加的涌是热流体冷涌的增加。 体积为 dFx 的微元体的热和涌传递速度为 x x h p h hd Q k d F T G c d T= D = - （ 1） ex xdE k dFx T=D （ 2） 当忽略压力涌 损失，体积为 dFx ，质量流量为 hG 的微元的涌传递速度为 ( 1 )h p h h hd E G c T T d T= - - （ 3） 结合上面的等式，工作在环境温度以下的 换热器 的当地涌传递总效率是 ( 1 )ex hk k T T=- （ 4） 由 换热器 的能量平衡，可得到逆流换热时热流体温
4、度 hT 随着 xF 的变化。并引入了三个影响 换热器 的非维度因素：热流体与冷流体热量速度比率 c pc h phR G c G c= ，热传递效率 ( ) / ( )co ci h i ciT T T Te = - -， 传热 单元数 / c pcNTU kF G c= ，且 ( 1 )( 1 ) ( 1 ) * 1( 1 )N T U Re x oN T U R N T U R Fk c R ek R c e R c e-=- + - （ 5） 其 中 */xF F F= ， /ci hic T T= ， /o hic T T= 平均涌传递总效率定义是 0Fe m e x x xk F
5、T k T d FD = D （ 6） 结合等式（ 5）和（ 6） 1 ( 1 ) ( 1 ) ( 1 )e o L n R ck R c ck R c ee e -+=- - （ 7） 工作在低于环境温度的 换热器 顺流和交叉流（热流体混合，冷流体不混合）的当地涌传递总效率是 ()( 1 ) *1 1( 1 ) ( 1 )e x oN T U R Fk c Rk R c R c e-+=-+ + - （ 8） 吉林化工学院本科毕业设计外文翻译 - 3 - * ( 1 ) 1( 1 ) N T Ue x oR X ekck c c e- -=-+- （ 9） 其中， */X x L= ，（ x
6、是热流体的流动方向， L是 换热器 的长度） 对于顺流流动和交叉流流动的低温 换热器 的平均涌传递总效率和逆流流动是一样的，只是对于不同的流动形式 有着不同的表达式。 3 结论及讨论 表二给出了不同流动形式低温 换热器 ekk随着 NTU 和 R的变化。如图 2所示，当 R 或 NTU 为定值， ekk 会随着 NTU 或 R的增加而增加，当 NTU 或 R更大些时， ekk 趋于一定值。当 R 或 NTU 为常数时，对于不同的流动形式，一般逆流的 ekk 最大，交叉流次之，顺流最小。 低温 换热器 顺流流 动或交叉流流动时， exkk随 NTU 的变化和 ekk 随 NTU的变化相同。但对于逆流，当 NTU 4 时， ekk会随 NTU 慢慢减小。同时， ekk 会随着 R的增加而增加并接近一定值。但当 R 偏大 或偏小 时相对的影响程度不同。 图 2.不同流动形式 /ekk随 NTU 和 R的变化 鸣谢 这项研究工作由 CQCSTC 自然科学基金计划提供资金支持。
