C_h 和 C_c 为热容流量,即质量流量乘以比热(m·cp)。
上半:逆流 ε vs NTU 曲线族(C_r = 0, 0.25, 0.5, 0.75, 1.0),红色圆点为当前工况点;下半:顺流、逆流、错流(不混合)三种布置的 ε 对比。
ε-NTU 法引入无量纲热容流量比 C_r 与传热单元数 NTU:
$$C_\min = \min(C_h, C_c),\quad C_r = \frac{C_\min}{C_\max},\quad \mathrm{NTU} = \frac{UA}{C_\min}$$逆流效率(C_r < 1;C_r = 1 时退化为 ε = NTU/(1+NTU)):
$$\varepsilon_\text{counter} = \frac{1 - e^{-\mathrm{NTU}(1-C_r)}}{1 - C_r\,e^{-\mathrm{NTU}(1-C_r)}}$$顺流效率:
$$\varepsilon_\text{parallel} = \frac{1 - e^{-\mathrm{NTU}(1+C_r)}}{1+C_r}$$错流(两侧不混合,近似式):
$$\varepsilon_\text{cross} \approx 1 - \exp\!\left[\tfrac{1}{C_r}\,\mathrm{NTU}^{0.22}\!\left(e^{-C_r\,\mathrm{NTU}^{0.78}} - 1\right)\right]$$交换热量与出口温度:
$$Q = \varepsilon\,C_\min\,(T_{h,\text{in}}-T_{c,\text{in}}),\quad T_{h,\text{out}} = T_{h,\text{in}} - \frac{Q}{C_h},\quad T_{c,\text{out}} = T_{c,\text{in}} + \frac{Q}{C_c}$$