双程套管换热效率分析

《双程套管换热效率分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、双程套管换热效率分析摘要：采用效率传热单元法(E-NTU)分析了顺流和逆流双程套管式换热器效率的影响因素,给出了效率计算公式和线算图。分析认为，当采用双程套管换热器时，顺流连接方式的换热效率较高。关键词：换热器；换热效率；顺流；逆流；影响因索0引言换热器是各类工业和民用设备中重耍的能量交换设备之一，也是影响换热系统运行效率的重要因素Z-O在实际工程屮，根据冷、热流体的相对流向，换热器分为顺流和逆流2种形式。一般逆流换热效率比顺流高。但对于双程套管换热器，顺流的换热效率并不比逆流差［5］。利用效率传热

2、单元数法対双程套管式换热器的换热效率进行分析，分別给出了顺流和逆流时换热效率的计算公式、变化特点、最大值等。1介绍双程套管换热的顺流与逆流图示逆流式双程套管换热器示图顺流式双程套管换热器示图逆、顺流式双程套管换热器示意分别见图。图屮，thl为高温流体的入口温度，th2为高温流体的中间温度，th3为高温流体的出口温度，tel为低温流体的入口温度，tc2为低温流体的中间温度，tc3为低温流体的出口温度。2双程套管换热效率分析2.1根据换热效率F的定义式，对于逆流单程套管换热器有:Einthi~th3口_

3、th2一th3匕2n上式分别为逆流形式时去、冋两程套管换热器的换热效率。由于去、冋两程套管换热器的NTU相同，故Ein二E2n,且(thl-th2)Cr二tc2-tel,由此可得逆流双程套管换热器的总效率En为：En=tM-th3=2Eln・(1+Cr)Ein(I)如一匕又因为逆流单程换热效率公式：二1—exp[—NTU(1—Cr)]°1-Crexp[—NTU(1—Cr)]所以带入(1)得：E=(l-Cr){l-exp[-2NTU(l-Cr)]}n—{1-Crexp[-NTU(1-Cr)]}2当Cr

4、二1时有：En=2NTU(1+NTU)22.2同理，对于顺流单程套管换热器，有E1Sthl一th3thl-tc2,E2s=•th2-th3th2一tel(Els、E2s分别为顺流形式时去、回两程套管的换热效率)，且Els二E2s、(thl-th2)Cr=tc3-tc2,因此可得顺流双程套管换热器的总效率为Es:Esthl—th3_2E]s-(1+Cr)Eis?thl—tel1—(3)1一exp[-NTU(l-Cr)]Eis又因为顺流单程换热效率公式:1+Cr所以带入(3)得:E=(l+C』{l-ex

5、p[-2NTU(l+Cr)]}(4)s—[l+Cr+Cr2+2Crexp[-NTU(l+Cr)]-Crexp[-2NTU(l+Cr)]}所以由(2)(4)可得逆流、顺流时双程套管换热器总效率En、Es与Cr和NTU的关系曲线图如下：双程套管换热器逆流时En与NTU和Cr曲线c=o/rNTU双程套管换热器顺流时Es与XTU和Cr曲线由式(3)可知，顺流双程套管换热器的总效率是NTU的单调增函数，随换热面积A和1ntu增加，换热效率也增加。此外，因为Eln<,所以顺流双程套管总效率的最大值1+Cr为E1

6、T18X二：节°；2,达到最大效率的条件是换热面积无穷大，顺流双程套管换热器不1+Cr+Cr存在返热现象。3结论采用E-NTU法得到了双程套管换热系统逆流和顺流的换热效率公式，发现逆流换热效率并不随换热面积增加而单调增加，该反常现彖是返热等因素造成的。4参考文献[1]章熙民，任泽需.传热学[M].北京：中国建筑工业出版社，[21张承虎，孙德兴，吴荣华.城市污水冷热源输送换热法(2)换热形式与效率分析[JJ.暖通空调,2008【3】张宗达等工科数学分析高等教育出版社2008.1