# 换热器 ε-NTU 计算器（效能-NTU 法）

按效能-NTU 法（ε-NTU）计算换热器：C*=C_min/C_max（0–1），NTU=U·A/C_min，q_max=C_min·(T_h,in-T_c,in)，ε=q_actual/q_max。支持四种构型：顺流 ε=[1-exp(-NTU(1+C*))]/(1+C*)；逆流 ε=[1-exp(-NTU(1-C*))]/[1-C*·exp(-NTU(1-C*))]，C*=1 时取 NTU/(1+NTU)；管壳式 1-2 级 ε=2/[1+C*+√(1+C*²)·(1+exp(-NTU√(1+C*²)))/(1-exp(-NTU√(1+C*²)))]；叉流（两侧不混合）ε=1-exp{(NTU^0.22/C*)·[exp(-C*·NTU^0.78)-1]}。C*=0（一侧相变，锅炉/冷凝器）统一取 ε=1-exp(-NTU)。可选填 T_h,in、T_c,in，则反推实际传热速率 q=ε·q_max 及两出口温度。温度仅用于差值：Δ°C=ΔK，°F 差×5/9=ΔK。

> 标准页面: https://elysiatools.com/zh/tools/heat-exchanger-ntu

- **分类:** Math & Numbers

- **关键词:** NTU, 效能, ε-NTU, 换热器, 顺流, 逆流, 管壳式, 叉流, C*, 热容流率, 传热, 热设计

## 概述

换热器 ε-NTU 计算器根据热侧和冷侧热容流率、总传热系数、传热面积及构型，计算 C*、NTU 和换热器效能 ε；同时输入两侧进口温度后，还可计算最大传热速率、实际传热速率及两侧出口温度。

## 输入项

- **换热器构型** (select): Exchanger arrangement: Parallel Flow, Counter Flow, Shell-and-Tube (1 shell pass / 2 tube passes), or Crossflow (single pass, both fluids unmixed).
- **热侧热容流率 C_h** (number): Hot-side heat-capacity rate C_h = ṁ_h·c_p,h in W/K.
- **冷侧热容流率 C_c** (number): Cold-side heat-capacity rate C_c = ṁ_c·c_p,c in W/K.
- **总传热系数 U** (number): Overall heat transfer coefficient U in W/(m²·K).
- **传热面积 A** (number): Heat transfer area A in m².
- **热侧进口 T_h,in（可选）** (number): Hot-side inlet temperature T_h,in, in the selected Temperature Unit. Optional; when supplied together with T_c,in the actual heat-transfer rate and both outlet temperatures are returned.
- **冷侧进口 T_c,in（可选）** (number): Cold-side inlet temperature T_c,in, in the selected Temperature Unit. Optional; when supplied together with T_h,in the actual heat-transfer rate and both outlet temperatures are returned.
- **温度单位** (select): Unit of the inlet temperatures. Only differences matter: Δ°C = ΔK and Δ°F ×5/9 = ΔK.
- **小数位数** (number)

## 适用场景

- 已知热容流率、总传热系数和传热面积，需要估算换热器效能时。
- 比较顺流、逆流、管壳式 1-2 级和叉流两侧不混合构型的热工表现时。
- 已知两侧进口温度，需要进一步求实际传热速率和出口温度时。

## 工作原理

- 输入热侧热容流率 C_h、冷侧热容流率 C_c、总传热系数 U 和传热面积 A。
- 选择换热器构型，计算 C_min、C_max、C*=C_min/C_max 以及 NTU=U·A/C_min。
- 根据所选构型的 ε-NTU 关系式计算换热器效能 ε。
- 同时输入热侧和冷侧进口温度后，计算 q_max、实际传热速率 q 及两侧出口温度；温差单位会按 K、°C 或 °F 进行换算。

## 使用案例

- 热交换器初步热设计：用 U、A 和两侧热容流率快速评估 NTU 与效能。
- 构型比较：对比顺流、逆流、管壳式和叉流方案的理论效能。
- 运行工况估算：根据两侧进口温度求传热功率及热、冷两侧出口温度。

## 常见问题

### 需要输入哪些参数？

必须输入 C_h、C_c、U 和 A，并选择换热器构型。两侧进口温度为可选项。

### 支持哪些换热器构型？

支持顺流、逆流、管壳式 1-2 级，以及叉流（两侧不混合）。

### C_h 和 C_c 的单位是什么？

热容流率 C_h 和 C_c 的单位为 W/K。

### 什么时候会计算出口温度？

同时输入热侧进口温度 T_h,in 和冷侧进口温度 T_c,in 后，工具才会计算实际传热速率和两侧出口温度。

### 温度可以使用哪些单位？

进口温度支持 K、°C 和 °F。计算只使用温差，其中 Δ°C=ΔK，°F 温差乘以 5/9 转为 K。

## 相关工具

- [绝对值计算器](https://elysiatools.com/zh/tools/absolute-value-calculator): 计算正数、负数或小数的绝对值，并说明它与零点的距离关系
- [换气次数 ACH 计算器（n = Q/V）](https://elysiatools.com/zh/tools/air-changes-per-hour): 由新风风量 Q 与房间体积 V 求换气次数 n=Q/V（单位 1/h）。支持三种模式：求 n（给 Q、V）、求风量 Q（给 n、V）、求体积 V（给 n、Q）。风量支持 m³/s/m³/h/CFM，体积支持 m³/ft³/L。并按完全混合单区衰减模型给出达到设定净化目标（剩余比例，默认 1%）所需时间 t=−ln(ε)/n。
- [滚动轴承额定寿命 L10 计算器](https://elysiatools.com/zh/tools/bearing-life-l10): 计算滚动轴承基本额定寿命 L10 = (C/P)^p。球轴承 p=3，滚子轴承 p=10/3。给定转速时可换算为小时寿命 L10h。
- [螺栓扭矩预紧力计算器](https://elysiatools.com/zh/tools/bolt-torque-clamp-force): 计算螺栓拧紧扭矩与轴向预紧力的换算。T = K·F·d，K 为螺母系数（干钢约 0.20）。可由预紧力求扭矩，或由扭矩求预紧力。
- [电缆载流量估算计算器](https://elysiatools.com/zh/tools/cable-ampacity-calculator): 按 IEC 60364-5-52 简化方法估算铜芯电缆载流量。根据截面积、绝缘材质（PVC 70°C / XLPE 90°C）、敷设方式和环境温度自动叠加修正系数，输出修正后允许载流量。基准值取自空气中穿管敷设。
- [电容器无功功率计算器（Q_c = 2πfCU²）](https://elysiatools.com/zh/tools/capacitor-reactive-power): 由已知电容值求其实际无功出力：Q_c = 2πfCU²。支持单相、三相 Y 接或 Δ 接。同时输出容抗 Xc、电容电流 Ic。与 power-factor-correction 互补（后者从目标 cosφ 反算所需电容）。
- [链传动传动比计算器](https://elysiatools.com/zh/tools/chain-sprocket-ratio): 计算链传动的传动比、输出转速与链条线速度。i = z₂/z₁ = n₁/n₂，链速 v = z₁·p·n₁/60000。输入链条节距后可计算链条线速度。
- [混凝土强度等级换算器](https://elysiatools.com/zh/tools/concrete-strength-grade-converter): 混凝土强度等级双向换算：C 标号 ↔ 立方体抗压 fcu ↔ 圆柱体 fck,cyl ↔ 棱柱体 fck,prism ↔ 设计值 fc。fck,cyl = 0.8·fcu；fck,prism = 0.88·0.76·fcu；fc = fck,prism/1.4。任一输入反推其余。

## 示例

- [Web Python 图像处理示例](https://elysiatools.com/zh/samples/web-image-processing-python): Web Python 图像处理示例，使用 PIL/Pillow 包括读取、保存、缩放和格式转换
- [Android Java 图像处理示例](https://elysiatools.com/zh/samples/android-image-processing-java): Android Java 图像处理示例，包括图像读取保存、缩放和格式转换
- [Android Kotlin 图像处理示例](https://elysiatools.com/zh/samples/android-image-processing-kotlin): Android Kotlin 图像处理示例，包括图像读取保存、缩放和格式转换
- [Web Rust 图像处理示例](https://elysiatools.com/zh/samples/web-image-processing-rust): Web Rust 图像处理示例，包括图像读取保存、缩放和格式转换

## 相关内容

- [暖通负荷、风量、制冷与热舒适工程复核](https://elysiatools.com/zh/hubs/hvac-load-airflow-refrigeration-comfort): 为工程审查估算 HVAC 负荷、风量、湿空气状态、制冷工况、传热影响和热舒适表现。