换热器的热量计算

介绍

换热器是工业生产中一个重要的设备，其用途是进行热量的传递。换热器可用于加热或冷却，广泛应用于化工、石化、冶金、制药等领域。热量计算是换热器设计的基础，本文将从换热器的原理入手，介绍换热器的热量计算方法。

原理

换热器的原理是利用热量从温度高的流体传递到温度低的流体。换热器一般由两个流体相互穿流的多个管道构成。在管道壁上，热量由温度高的流体传递到管道内，再由管道内的流体传递到温度低的流体。热量的传递取决于流体的物理性质（如密度、热容等）、传热系数、以及流量、进出口温度等参数。

热量计算

在换热器设计中，需要计算热量的传递量。换热器中热传递的本质是从一种不稳定状态向另一种稳定状态的过渡，热传递是通过温度和温度梯度来完成的。换热器的热量计算可根据热量平衡原理进行。

热量平衡原理指的是：

$$

Q = m_1 c_1 \Delta T_1 = m_2 c_2 \Delta T_2

$$

其中，Q为热传递量，m为质量，c为比热容，ΔT为温度差。如果在热传递过程中发生相变（如蒸发、凝结），则需要考虑相变潜热，即：Q = m L，其中L为相变潜热。

实例

以一台换热器为例，该换热器用于加热水，水的进口温度为20℃，出口温度为60℃；同时，该换热器由蒸汽加热，蒸汽的进口温度为120℃，出口温度为90℃。假设水的流量为1吨/小时，蒸汽的流量为0.5吨/小时，求该换热器的热传递量。

解：由于该换热器没有相变，因此直接套用热量平衡原理，得到：

$$

Q = m_1 c_1 \Delta T_1 = m_2 c_2 \Delta T_2 = 1 \times 4.18 \times (60 - 20) = 0.5 \times 1.95 \times (120 - 90) = 124.2 kW

$$

因此，该换热器的热传递量为124.2 kW。

综上所述，换热器是一个重要的工业生产设备，热量计算是换热器设计的基础。通过热量平衡原理，可以计算换热器的热传递量。在实际应用中，需要根据具体的工艺条件和流体物理性质等参数进行计算。