1. 基本传热过程
•热流体侧:热流体在流动过程中,通过对流将热量传递到传热壁面(如管壁、板片);
•传热壁面:热量通过固体壁面的热传导,从热侧传递到冷侧;
•冷流体侧:冷流体通过对流将壁面的热量带走,自身温度升高。
2. 核心传热参数
•传热系数(K):衡量冷却器传热效率的关键指标,单位为W/(m²·℃),数值越大,传热效率越高。受传热介质、流速、传热面清洁度、结构形式等影响,如板式冷却器的传热系数(2000-6000 W/(m²·℃))远高于管壳式(500-2000 W/(m²·℃))。
•传热面积(A):直接影响传热量,单位为m²,通过增加传热面积(如加装翅片、增加板片数量)可提升冷却能力。
•平均温度差(Δt_m):冷、热流体之间的温度差平均值,是传热的驱动力,温度差越大,传热量越大。根据流体流动方向(顺流、逆流、错流)计算,逆流时平均温度差最大,传热效果最优。
3. 传热公式
根据传热基本方程,冷却器的传热量Q可表示为:Q = K×A×Δt_m,其中Q为传热量(W),K为传热系数,A为传热面积,Δt_m为平均温度差。设计时需根据工艺要求的冷却负荷(Q),结合传热系数和温度差,计算所需的传热面积,进而确定冷却器的结构尺寸。
