換熱器傳熱效率的計算與分析，是評估性能、進(jìn)行工程設(shè)計及優(yōu)化運(yùn)行的重點(diǎn)。它不是由單一公式簡單定義，而是通過一套相互關(guān)聯(lián)的熱力學(xué)方程式和參數(shù)體系來共同描述和量化。理解這些公式及其物理意義，是掌握換熱器性能的重點(diǎn)，艾克森對此進(jìn)行具體介紹：

1.最基礎(chǔ)的公式是傳熱基本方程式：Q=K×A×ΔTm。其中，Q為換熱量（W），是工藝要求的結(jié)果；A為換熱面積（m2），是設(shè)備大小的體現(xiàn)；ΔTm為有效平均溫差（通常為對數(shù)平均溫差LMTD，℃），是熱交換的驅(qū)動力；K為總傳熱系數(shù)（W/(m2·℃)），是衡量換熱器“效率”的核心參數(shù)。K值越高，表明在相同溫差和面積下傳遞的熱量越多，即傳熱效率越高。因此，追求高K值是高效設(shè)計的直接目標(biāo)。

2.然而，K值并非獨(dú)立常數(shù)，它由換熱器兩側(cè)流體的傳熱情況、板片本身及污垢共同決定，其倒數(shù)等于各項熱阻之和：1/K=1/h?+R_f?+δ/λ+R_f?+1/h?。這里，h?,h?是兩側(cè)流體的對流傳熱系數(shù)（W/(m2·℃)），它們的大小直接取決于流體物性、流速和流道幾何形狀，通常通過經(jīng)驗關(guān)聯(lián)式計算；R_f?,R_f?是兩側(cè)的污垢熱阻（(m2·℃)/W），是經(jīng)驗值，代表因結(jié)垢增加的額外阻力；δ/λ是板片/管壁的導(dǎo)熱熱阻。由此可見，提高K值（即效率）的途徑在于：提高兩側(cè)的h值、選擇導(dǎo)熱系數(shù)λ高的材料減薄壁厚δ，以及通過管理和清洗減小污垢熱阻R_f。

3.在實(shí)際工程中，更常使用基于熱力學(xué)第一定律的效能-傳熱單元數(shù)法，特別是在設(shè)計計算或已知換熱器但未知出口溫度時。它的重要公式為ε=f(NTU,C_r,流動形式)。其中，ε（效能）是實(shí)際換熱量與最大可能換熱量的比值，直觀反映了換熱器的效率；NTU（傳熱單元數(shù)）是KA與較小熱容流量的比值，代表換熱器的大小和性能；C_r為熱容流量比。通過ε-NTU關(guān)系式，可以在已知進(jìn)口條件和K·A乘積時，直接求解出口溫度和換熱量。

換熱器傳熱效率是一個由基本傳熱方程、熱阻網(wǎng)絡(luò)和效能-NTU關(guān)系共同構(gòu)建的量化體系。它告訴我們，高效不僅僅意味著高K值，更意味著在真實(shí)運(yùn)行條件下維持高K值的能力，以及設(shè)備大小（NTU）與熱負(fù)荷、溫差的合理匹配。真正的高效是這些公式所描述的各因素協(xié)同優(yōu)化的綜合結(jié)果。