换热面积的3种计算方式

板式换热器面积的计算主要有三种：

（一） 平均温差法

根据传热的基本方程式，可求得所需的换热面积为

F＝ Q /K ．Δtm

Tip：Q—热流量（W），△tm—对数平均温差（℃），F—传热面积（m2）

（二） 传热单元数法

传热单元数是反映冷热流体间换热过程难易程度的参数，也是衡量换热器传热能力的参数。传热单元数NTU的定义式可更广泛地表达为

（NTU₁）＝ KA / C₁ 或 （NTU₂）＝ KA / C₂＝γ₁（NTU₁）

式中C₁，C₂—分别为热、冷流体的热容量。

显然，只要已知NTU、C及总传热系数K值，换热面积即可由获得。

传热单元数的大小和温度效率ε及梁欢热流体的热容量之比γ有关。温度效率ε是指参与换热的任意流体的温度变化与冷、热流体的进口温度差之比，即

ε₁ ＝（t₁′－t₁″）/（t₁′－t₂′）

或ε₂ ＝（t ₂″－t ₂′）/（t₁′－t₂′）＝γ₁ε₁

其中热容量比γ为

γ₁ ＝C₁ /C₂ 或γ₂ ＝C₂ /C₁ ＝ 1 /γ₁

通过建立能量平衡方式，可求得温度效率和传热单元数、热容量之比之间的关系。

（三） 流程组合确定后换热面积的计算

无论应用平均温差法还是应用NTU法，计算板换换热面积都要先设定一个流程组合，由计算所得的热换面积和该流程组合的换热面积相等或稍小时能满足工况的要求，否则应重新设定一个流程组合再作计算，直至满足工况为止。

换热面积的提高是有利于换热负荷提高的，但是当换热面积增加到一定程度时，雷诺数变小，可能由紊流变为层流，这样将使传热系数下降，反而降低热负荷，这种影响有时甚至会比用原面积进行换热的效果还差，是一个物极必反的道理，所以换热面积达到一个平衡适合的值最合适。

The increase of heat transfer area is beneficial to the increase of heat transfer load, but when the heat transfer area increases to a certain extent, the Reynolds number decreases, which may change from turbulent flow to laminar flow. This will reduce the heat transfer coefficient, but on the contrary, reduce the heat load. This effect is sometimes worse than that of using the original area for heat transfer. The opposite is true, so it is most appropriate to achieve a balanced and suitable heat transfer area.