一、LMTD 法的尴尬
前一篇用 Q = K·A·LMTD 设计,但校核时出口温度未知、LMTD 算不出,要反复试算。ε-NTU 法绕开这点,直接用面积和能力比求效能。
二、三个核心量
- 热容流率 C = m·cp(单位时间能搬多少热);
- 热容比 Cr = C小 / C大(0~1,一侧相变时 Cr→0);
- 传热单元数 NTU = K·A / C小,代表“换热能力相对热容流率有多强”。
效能 ε = 实际传热量 / 最大可能传热量,最大可能 = C小·(T热进 − T冷进)。
三、典型流型的 ε 公式
| 流型 | ε 表达式(示意) |
|---|---|
| 逆流 | ε = (1 − e的−NTU(1−Cr)次方) / (1 − Cr·e的−NTU(1−Cr)次方) |
| 并流 | ε = (1 − e的−NTU(1+Cr)次方) / (1 + Cr) |
| 一侧相变(Cr=0) | ε = 1 − e的−NTU次方 |
工程上直接查 ε-NTU 图或表,不必手算指数式。
四、什么时候用它
- 校核已有设备:已知 K、A、流量,求能传多少热、出口几度,一步到位;
- 选型反算:定下目标 ε 和 Cr,反查所需 NTU,再得 K·A;
- 对比流型:同样 NTU、Cr 下,逆流 ε 最高、并流最低,再次印证逆流优势。
记住分工:LMTD 适合“已知温差求面积”,ε-NTU 适合“已知面积求能耐”。