换热器最佳温度差的研究

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1、新能源-2000.22(7).-10-13换热器最佳温度差的研究’李云苍刘滔语学先高文峰(云南师范大学太阳能研究所，昆明650092)摘要在设计和选择换热器时，冷、热流体问的沮度差是首先妥确定的参毅.本研究表明在高i3换热器中.提高流体间的换热温差可以减少换热器的面积;而在低沮换热器中，较低的流体换热温差有助于热交换品质的改善。通过技术经济叶比分析可以得到最佳的换热遇差。分析研究了挽热器没计中，如其时数平均沮差不变,Al换热器的热交换性能也不变这个普遮认可的观点发现即使当对数平均盗差相同时，然交换过程的规的扬失也和流体进、出换

2、热器两端的温度差之比有关。在相向流动的换热器中，热流休进口处的及佳a差位应该比其在冷流体进口处的位要大，热流体的比热容应该比冷流体的比热容妥小.对于一个给定的热交换过程，可以应用本文所得的结论确定换热器两端的流休遇差的最佳关系式或冷、热流体比热的及佳比率。关键词娴摘失换热器最佳温度差0引亩为简化计算，将冷、热流体的温度在其变在设计和选择换热器时。必须首先确定化范围内进行平均，得出冷、热流体的平均温对换热器起决定作用的冷热流体温度差。一度。从热力学的角度来讲，伴随热传递过程的般来讲，对同等的换热量，温度差越大，所需墒EQ的变化为

3、相应的换热器表面积越小。从这一点上看，似_(T.__T_E=K1一带)dQ=(1一=)Q(1)“叼」、T“‘T~乎是换热器的温度差越大越好。但是从热力式中:Q是传递的热量，To是环境温度，T是学的观点来看.热转变过程本身是不可逆的。热源的温度,T是热传递发生时的平均温度。热源和受热体的温度差越大，热量的有用能如果Q是从高温物体传向低温物体的(k用)的损失也越大。如何在强化热转换过程热量，高温物体的平均温度为T.,低温物体的同时也尽量减小有用能(大用)的损失，是本的平均温度为TL,则拥的损失为:文探讨的目的。通常，在设计一个换热

4、器时，如它的对数I=(To一To)Q(2)lL1H平均温差确定了，则其热性能也基本确定了。从((2)式可以看出，放热物体和被加热物所以，对数平均温差是设计者考虑的重要因体的温度差越大，则在此过程中热量的拥损素。而由于冷、热流体的温度不同对热传递过失越多。或者说，根据热传递方程Q=UAAT程所带来的M损失则考虑得较少。即对什么(U是总换热系数,A是换热面积、AT是温是冷热流体的最佳温度差研究较少。当今有差)，冷热流体的温度差越大，对传递相同数用能资源日趋贫乏，且使用费用也越来越昂量的热量所需的换热面积越小，或对同一个贵，有效、高

5、效地节约能源、使用能源，对国民换热器而言，传递的热量就越多，并没有考虑经济的发展有着重要的意义。对不同的换热过程所产生的炯损失。事实上，可以做到在换热过程中交换较多热量的冷、热流体平均温度的关系同时让其拥损失降低。云南省科委国际合作资助项目.10万方数据从(2)式中可以得到换热过程中烟的损z>VK1T-T.一TrTh,o(7)失与所传递的热量之比:公T、一、-1IK,万,1T.

6、T,一定时，由(3)式得出I/Q仅受传热过程的温差、高温物体的平均温度的影响。对于给定的，一、Tio(8a)I/Q(I/Q一常数C)，则冷、热流体的平均温从以上方程可以看到，冷源温度(或热源度差为:温度)可以通过热源温度和选择适当的常数CTN△T(4)k(K)来选择。对于一个具体的热转换过程，kTo+(刀，H(K)可由热力经济评价来决定。CTLxAT=(4a)2换热器进出口流体的最佳温度差To+CT}方程((4)表明，一个高温换热器的温度差由上两式得出.对于较高温度的热源应应比低温换热器的温度差要大。对一个换热使用较大的温度差

7、，或者说对较低温度的热器而言，特别是对逆向流动的换热器来讲，热源应使用较小的温度差。流体的出口温度一定要比冷流体的进口温度假设我们给出了平均温度为TH的一个高.那么.在这种换热器的热端。冷、热流体的热源，且乳=zTx(To/Tx

8、近TH时，(I/1=ID(MLceLln亢一mxc,elnTH2Q)的变化越来越小。所以，当该温差低于某式中:下标H,L分别代表热、冷流体，下标一Q定值时。没)有必要o努力去获得较高的((I/1,2代表进、出口的流体;，是质量流率，c,是定压比热。︵峪方程(9)可以改写为: