對(duì)數(shù)平均溫差中試差法計(jì)算

劉義章

對(duì)數(shù)平均溫差中試差法計(jì)算

劉義章

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。

傳熱;試差法;對(duì)數(shù)平均溫差

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。現(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:

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△t1，此時(shí)△tm=△t1;即若△t1＞△tm＞△t1時(shí)，就可用算術(shù)平均值法試差。此時(shí)由△tm=確定△t2值，再算出t2進(jìn)行試差;若不能滿足△t1＞△tm＞△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)椤?0℃ =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圍

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)?t2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

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

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)

由于 36.3 與 36.4 很接近，可結(jié)束解題，即 t＇2=47.2℃

若數(shù)值要求精確可再設(shè)t＇2=47℃代入

解題結(jié)束。

綜上所述:如果△tm可以用算術(shù)平均值法計(jì)算，就無(wú)須試差，即使試差也比較快;但實(shí)際應(yīng)用常常不能用算術(shù)平均值法計(jì)算。有了以上的論述，在解題中就能得心應(yīng)手，掌握解題技巧，提高解題速度。

LMTD in the Trial and Error Method

Liu Yizhang

Operational heat transfer calculations are often encountered in the logarithmic mean temperature difference(LMTD)of trial and error calculations to determine the fluid in a certain temperature.Textbooks do not explain how to calculate，the students generally do not know how to reflect the trial and error.This article explains the calculation techniques for students from the calculation steps and the scope of trial and error method.

heat transfer;trial and error method;LMTD

TK124

A

1672－6758(2012)05－0137－2

劉義章，碩士，講師，滁州職業(yè)技術(shù)學(xué)院基礎(chǔ)部，安徽·滁州。研究方向:多相催化、教學(xué)。郵政編碼:239001

安徽省省級(jí)示范實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)中心建設(shè)項(xiàng)目(項(xiàng)目號(hào):20101427);滁州職業(yè)技術(shù)學(xué)院《化工原理》院級(jí)精品課程項(xiàng)目(項(xiàng)目號(hào):YJ2010009);應(yīng)用化工技術(shù)特色專業(yè)(中央財(cái)政支持高等職業(yè)學(xué)校提升專業(yè)服務(wù)能力項(xiàng)目)(項(xiàng)目號(hào):2011123)

Class No.:TK124Document Mark:A

(責(zé)任編輯:鄭英玲)