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[專(zhuān)業(yè)知識(shí)] 對(duì)數(shù)平均溫差中試差法計(jì)算_劉義章.pdf

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發(fā)表于 2013-4-9 10:06:35 | 只看該作者 回帖獎(jiǎng)勵(lì) |倒序?yàn)g覽 |閱讀模式
對(duì)數(shù)平均溫差中試差法計(jì)算
劉義章
摘要: 傳熱操作型計(jì)算中,常遇到對(duì)數(shù)平均溫差的試差計(jì)算以確定流體的某一個(gè)溫度。教材中沒(méi)有講
解如何計(jì)算,學(xué)生普遍反映不知從哪兒開(kāi)始進(jìn)行試差。該研究從試差法的計(jì)算步驟和試差范圍的確定方法
來(lái)講解計(jì)算技巧,以便學(xué)生掌握和供同行參考。
關(guān)鍵詞: 傳熱; 試差法; 對(duì)數(shù)平均溫差
中圖分類(lèi)號(hào): TK124 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A
在工程計(jì)算中,經(jīng)常會(huì)遇見(jiàn)一個(gè)方程解一個(gè)未知數(shù)
無(wú)法通過(guò)常規(guī)方法求解的情況,這是學(xué)生在中學(xué)學(xué)習(xí)中
沒(méi)有經(jīng)歷過(guò)的。在化工原理課程的學(xué)習(xí)中,需要用試差
計(jì)算解決一些工程計(jì)算問(wèn)題,如管子規(guī)格的選擇、對(duì)數(shù)平
均溫差的溫度計(jì)算等,F(xiàn)就對(duì)數(shù)平均溫差中試差法計(jì)算
分析,了解試差法計(jì)算技巧,幫助學(xué)生提高工程計(jì)算能
力。
傳熱操作型計(jì)算用于判斷一個(gè)現(xiàn)有的換熱器能否完
成指定的生產(chǎn)任務(wù),或預(yù)測(cè)某些參數(shù)的變化對(duì)換熱能力
的影響。這種計(jì)算的一個(gè)共同特點(diǎn)是要用到試差計(jì)算。
現(xiàn)就教材中的例題分析如下: ( 陸美娟主編的《化工原
理》,高職高專(zhuān)教材上冊(cè)163 頁(yè))
某廠用初始溫度為25℃的冷卻水將流量為1. 4Kg /s
的氣體從50℃逆流冷卻到35℃,換熱器面積為20m2 總
傳熱系數(shù)為230W/( m2·℃) 。已知?dú)怏w平均比熱容為
1. 0KJ /( Kg. ℃) 。試求冷卻水的用量及出口溫度。
教材中的解法是:
Q =WhCph
( T1 - T2
) = 1. 4 × 1. 0 × 103 × ( 50 - 35)
= 2. 1 × 104W
Δtm = Q
KA = 2. 1 × 104
230 × 20 = 4. 565℃
而Δtm = Δt1 - Δt2 =
ln Δt1
Δt2
=
( 50 - t2
) - ( 35 - 25)
ln 50 - t2
35 - 25
試差求解得t2 = 48. 4℃
Wc = Q
Cpc
( t2 - t1
) = 2. 1 × 104
4. 187 × 103 × ( 4. 84 - 25)
= 0. 215kg /s
此題的關(guān)鍵計(jì)算在于由△tm
試差計(jì)算出t2。教材中
忽略了試差過(guò)程,其他教材也沒(méi)有具體講解。學(xué)生反映
出的問(wèn)題是從什么溫度開(kāi)始試差,有什么樣的解題技巧,
可以又快又準(zhǔn)計(jì)算。書(shū)中雖然提到一點(diǎn),但并不能滿足
實(shí)際計(jì)算的要求。究竟如何試差,可從以下幾個(gè)方面入
手。
一判斷能否用算術(shù)平均值法試差
當(dāng)△t2
最大值等于△t1
,此時(shí)△tm = △t2 - △t1
,當(dāng)
△t2
最小值等于12
△t1
,此時(shí)△tm = 34△t1
; 即若△t1 >
△tm > 34
△t1
時(shí),就可用算術(shù)平均值法試差。此時(shí)由
△tm =△t1 +△t2
2
確定△t2
值,再算出t2
進(jìn)行試差; 若不
能滿足△t1 > △tm > 34
△t1
,就不能用算術(shù)平均值法試
差,得改用下一步方法判斷。在此題中因?yàn)?4
△t1 = 34
× 10℃ = 7. 5℃ > 4. 56℃,所以不能用算術(shù)平均值法試
差。
二由△t2、△t1
和△tm
的關(guān)系判斷試差的溫度范

教材中習(xí)慣把溫度差較大的用△t1
表示,溫度差小
的用△t2
表示,由對(duì)數(shù)平均溫差的概念可知△t1 >△tm >
△t2
,在此題中,T2 - t1 = 35 - 25 = 10℃ >△tm = 4. 565℃,
所以,T2 - t1 =△t1 = 10℃,因此△t2 = T1 - t2 <△tm
,而且
有t2 > T1 -△tm = 50 - 4. 565 = 45. 435℃,又因?yàn)閠2
總小
于T1
,即t2 < 50℃,這樣,試差溫度范圍被縮小到( 45.
435, 50) 之間。用中間截?cái)喾ㄔ嚥,? 設(shè)t2 = 48℃代入
有△tm =
( 35 - 25) - ( 50 - 48)
ln 35 - 25
50 - 48
= 4. 97℃ > 4. 565℃。
三根據(jù)第一次試差結(jié)果的大小關(guān)系判斷試差值t2
的大小關(guān)系
在△tm =
( T2 - t1
) - ( T1 - t2
)
ln T2 - t1
T1 - t2
中,t2↓( T1 - t2
) ↑,
△tm↑,即試差求出的平均溫差若大于實(shí)際的對(duì)數(shù)平均
溫差,說(shuō)明假設(shè)的t2
值偏小了,此題t2
的數(shù)值應(yīng)大于
48℃。因此,第二次假設(shè)在48℃至50℃之間假設(shè)。具體
計(jì)算在此就不再敘述。
由第2 步和第3 步方法試差可不必考慮算術(shù)平均值
法試差,此方法具有普遍性。教材中的敘述很容易誤導(dǎo)
學(xué)生解題,存在不足之處。對(duì)于能利用算術(shù)平均值法試
差的類(lèi)型舉例如下:
已知T1 = 80℃ T2 = 60℃ t1 = 20℃ t2 = 40℃若
由原來(lái)的并流換熱改為逆流換熱,其它工藝條件不變,求
t '2 解: 并流時(shí)
△tm并=
( T1 - t1
) - ( T2 - t2
)
ln T1 - t1
T2 - t2
=
( 80 - 20) - ( 60 - 40)
ln 80 - 20
60 - 40
= 36. 4℃
改為逆流時(shí)∵ T2 - t1 = 60 - 20 = 40℃ > 36. 4
∴ △t1 = T1 - t2 = 40℃,此時(shí)34
△t1 = 30℃
因?yàn)椤鱰1 >△tm > 34
△t1
所以可用算術(shù)平均值法試差。
由△tm =△t1 +△t2
2
得△t2 = 2△tm - △t1 = 2 × 36. 4
- 40 = 32. 8℃;
t'2 = T1 -△t2 = 80 - 32. 8 = 47. 2℃代入


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沙發(fā)
發(fā)表于 2016-2-22 01:28:11 | 只看該作者
謝謝樓主的無(wú)私分享。
板凳
發(fā)表于 2022-4-14 11:54:32 | 只看該作者
謝謝樓主的分享
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