板式换热器选型计算的方法及公式Word文件下载.docx

1、若厶p w 允，记录结果，做（8）o注:1.（ 1 ）、（ 2）、（ 3）根据已知条件的情况进行计算。2 当 T1-t 2=T2-t 1 时采用 tm = （T 1 -t2）+（T2-t1）/23 修正系数B般。4 .压降修正系数 巾，单流程 巾度=1，二流程、三流程 巾=，四流程 巾=5. ai、a2、a3、a4、a5 为常系数。选型计算各公式符号的意义及单位符号意 义单位意义 Q热负荷WCp比热KJ/kg CP流体密度Kg/ m3 t m平均温差C、G体积流量3. m /sF传热面积届K传统系数2 一W/ m2 C流 速m/sTi、T2热介质进出口温度ct 1、12Cm流程数n流道数a对流

2、换热系数f单通道截面积2 mV运动粘度n?/s入介质导热系数W/ mC p 阻力损失MpaEuEu = p / p .W2无量纲Re雷诺数Re = W . de/ Vde当量直径NuNu = de. a / Y- 无量纲Pr普朗特数入0板片导热系数t板 厚3修正系数h、c热、冷介质角标丫 p热介质污垢热阻 C /W丫 c冷介质污垢热阻m2 C /W板式换热器的优化选型1平均温差厶tm从公式Q= 心tmA,tm= 1/A/ A （t1 12 ） dA中可知，平均温差 tm是 传热的驱动力，对于各种流动形式，如能求出平均温差，即板面两侧流体间温差 对面积的平均值，就能计算出换热器的传热量。平均温差

3、是一个较为直观的概 念，也是评价性能的一项重要指标。对数平均温差的计算当换热器传热量为dQ温度上升为dt时，则C= dQ/dt，将C定义为热容 量，它表示单位时间通过单位面积交换的热量， 即dQ= K（th tc ） dA= ! 94.86= 0.632b5565T72.88（655） / 728=0 1555-.6CT：45-4CT20.00（45-40） /20= 0.25d14-flTC13-rc1.44 | 13-7J / 1 44= 417e29-24P2621TL100 （2&- 21 ） / 3= 1.67板式换热器和NTUENTUE表示板式换热器的能力，换热器的面积是具有一定传

4、热长度的单位传 热体的组合，总传热长度是单位长度和流程数的乘积。当 NTUE是总数时，若每1流程数为NTUe时，则NTU昌n NTUe（其中n是流程数）。当NTUer NTU旨NTUp时，换热器为单程。若NTU& NTUp时，则换热器应为多流 程，故设计时应先预定n。由于每种板片单程的NTUe值基本上是定值，如适合 表2中e的流量为25m3/h的单程的NTUe为17卅。从NTUe= A- K/MC可知， 当NTUe为定值时，AK成反比，仍以e为例，当K= 500kcal/川.hC时，A25000/500=川，流程数 n=/175。当 K= 2500kcal / h C时，A =卅，流程数n=1

5、。每一流程的NTUe如下所示：K= 500，NTU= NTU/n=，K =2500时，NTU=。由此可知，根据NTUe即可求出换热器的流程数，传热系数 和传热面积。从以上 分析 可知，若板式换热器设计不合理，可能使换热面积过 大，也可能使板间流速太高，阻力过大。板式换热器制造技术的进步，板片种类的增加，提高了板式换热器对各种工艺 过程的适应性。（1）大NTU（s8），小厶tm （s 12）的板式换热器满足了区域供冷 和热泵机组、的要求。从以上分析可知， tm是换热的驱动力，若 tm 小,即 意味着驱动力小，要实现两种流体之间的换热，必须增大传热系数，增大传热面 积，为了使传热面积不至过大，唯一

6、的 方法 是增大传热系数K。1.浅密波纹板片是北京市京海换热设备制造有限责任公司开发的新型板片，它的传热系数约为7000弘卅K,是水平平直波纹板的2倍，是人字形波 纹板的倍，在区域供冷中 应用 时，检测的厶tm约为。在作为冰蓄冷的乙二醇 和冷冻水的换热器使用中， tm约为。2.板式蒸发器、板式冷凝器也是北京市京海换热设备制造有限责任公司开发的适应于热泵机组的新型换热器。与管壳式蒸发器、冷凝器相比，它具有如 下优点：单位体积内板式蒸发器、板式冷凝器的传热面积约是管壳式换热器的 3倍；板式蒸发器的传热系数约为10001200 K,板式冷凝器的传热系数约为15002000 WZtfK均为管壳式换热器

7、的23倍；在板式蒸发器上采用 了使液体分布均匀的分配器装置，当蒸发器板片数较多时，可能会出现制冷剂液 体分配不均的问题，不能充分利用所有蒸发传热面积，使蒸发温度低于设计计 算温度。采用分配器后即能克服上述问题。有关单位检测数据说明，板式蒸发器、 板式冷凝器的传热系数在 tm约为3C时，在15002000 VZK之间，且 阻力小，满足了热泵机组的要求。（2）小NTU（s2），大厶tm （s4090C）的板式换热器满足了热回 收工艺和工艺加热、冷却的要求。当工艺过程在大 tm的条件下进行换热时， 说明驱动力大，所需的传热面积较小，对传热系数要求也不高，但，这种工艺过 程或者工作压力高，或者工作温度

8、高，或者工艺加热、冷却过程的液体中含有纤 维或直径较大的颗粒，对板式换热器的承压、耐温能力提出了要求，对换热器的 板间距提出了要求。1.排（烟）气一水板壳式换热器（省能器），排（烟）气一空气板壳式换热器（空气预热器）是北京市京海换热设备制造有限责任公司和兰石化共同开 发出来的新型板式换热器，全焊接板式换热器中介质的换热是通过板管束来实现 的，组成板管束的板片由专用模具压制成型， 全焊接式板束装在压力壳内。波纹 板片具有静搅拌作用，能在很低的雷诺数下形成湍流，且污垢系数低，传热系数 是管壳式换热器的23倍。为了适应换热量大，流体压降小的要求，板间距大， 当量直径约为28伽。为了满足工艺的要求板束

9、工作压力（反压） PW，板束工作压力（正压）同壳体工作压力，不受限制；工作温度 t 550C。乌鲁木齐石化分公司40万吨/年连续重整采用了进料（冷介质）和出料（热介质）的板壳式 换热器，进料流量50t /h,进、出口温渡88C, 470C。出料流量50t /h,进、 出口温度100C, 500C，对数平均温差约 38E，总传热系数约为380kcal /hC，热负荷达 23X 106kcal / h,进料压降20Kpa,出料压降50Kpa。2.多效蒸发板式加热器（换热器），这种换热器既是工艺加热装置，又 是重要的热回收装置。以前由于板式换热器的流道小（板间距伽），不适宜于 气一气换热和蒸气冷凝；

10、且易堵塞，故不宜用于含悬浮物的流体。为了尽量地发 挥板式换热器的长处，克服存在问题，适应工艺的要求，北京市京海换热设备制 造有限责任公司开发出了新型的多效蒸发板式换热器，这种板式换热器属宽流道 型，其板间距为伽，适合于蒸气冷凝，适合于含悬浮物的流体，且不易堵塞，最 大处理量达1200m/h02传热系数和阻力板式换热器的传热系数和阻力换热器中常使用换热器的“传热面积”和“传热系数”述语， 这是一种习惯的有特定含义的名称。因为换热器间壁两侧的表面积可能不同， 所谓“换热器的 传热面积”实际上是指约定的某一侧的表面积， 习惯上一般把换热系数较小的一侧的流体所接触的壁面表面积称为该换热器的传热面积，

11、相对于该传热面积，单位时间、单位面积、在单位温差下所传递的热流量，称为该换热器的传热面积， 因此传热系数也是相对于约定的某一侧的表面积而言的。在换热器结构和估算中 使用“传热面积”和“传热系数”是方便的。 而在换算器传热 分析 中，则用传 热热阻1/（ KA。板式换热器的热阻 计算式如下：1/KA= 1/AW（ 1/ 1+丫 F1+5/X + 丫 F2+ 1/2）式中，K传热系数，V/卅C;A表面积，川；AV平壁面积，卅；s 板片厚度，myF污垢系数，川C/ W下标：1与流体1接触侧；2与流体2接触侧。2.1.1换热系数1对于紊流状态，不同形状板片的换热 规律，一般可归纳为如下形式，Nu= C

12、RenPrm（u/y wp式中，Nu及Re中的特征尺寸用当量直径 d，d=4WI/（ 2W+ 2b）V板片宽度，m b板片间距，c、n、m p值的大致范围如下：c =，n= /m=（通常用1/3）， p=临介雷诺数在10400左右，取决于板片形状。2对于层流状态，板片的换热规律可归纳为：Nu= C （RePrd/ L） n （卩/卩 w）式中，c、n、p值的范围一般为c =，n=，p=（通常为）L板片长度，、/由于板片形状复杂，必须根据试验测定所得的换热规律，作为该板片换热器 传热计算的依据。2.1.2阻力总的流体阻力可用下式表示： p= f （ L/d）（pu 2/2） n （ Pa）式中，

13、U流道中速度，m/ s;n流程数；/ f板片通道摩擦阻力系数。 、对于不同形状的板片，其通道的摩擦阻力系数相差很大，必须以试验数据作 为阻力计算的依据。在常用间壁式换热器中板式换热器的传热系数较大2.2.1板式换热器的传热系数（见表3）,从表3可知，板式换热器的传热系数 约为管壳式的23倍。更3板式换麹器的倍热亲数工作乔质传热系数W/ Tft -c水一水水平平直披纹飯35004000 C约丸管壳式的茜T倍）4500520060007000制隔剂、拎凝器15002000（约对莒盍式的23倍）蒸气一水制诲剋蒸发器10001500（釣迷管壳式的23倍）水蒸气水30004000伙慕宅（或规水）一油S0

14、OQ30邃永一湖400&80油170350熾吒一水C版壳弍300400非对称流道提高了板式换热器的传热系数，降低了阻力。当忽略板片的导热热阻后，板式换热器的传热系数 K=1 2/（/ 1 +2），从该式可知，传热系数 K与1、2有关，且小于二者中较小的一个。 为了提高传热系数，必须同时提高冷、热流体与板面之间的对流换热系数，如果 其中一侧值较低的话，板式换热就不能很好地发挥它的效益。 在城市集中供热 系统中，根据热力网设计规范，国内所采用的一次热媒的温度一般为 15080C, 13080 E和11080C三种，二次热媒的温度一般为 9570C。在这样的设计参数下，板式换热器一次热媒流道内的流量

15、一般为二次热媒流通内流量的一半左 右，对于对称性流道来说，一次热媒的流速仅为二次热媒流速的 50流右，则一次热媒流道内流体与板面间的对流换热系数约为二次热媒流通内的 70%传热系数约为25003700修卅.0。若将一次热媒流道内的对流换热系数提高到原来 的倍，则总传热系数将增加到 30004500 W/卅C。北京市京海换热设备制造有限责任公司开发的非对称流道板式换热器是采 用同一板片组成不同几何尺寸和形状的流道（非对称流道）解决了两侧水流量不 等的 问题。图2表示两侧流道流通截面积不等的波纹板片示意图。 这种新型的结构设计与对称结构相比具有相同的耐压性能和使用寿命。 表4表示在热力网规范规定的一次侧、二次侧温度条件下，板式换热器两侧各项参数比之间的关系。 从该表可知，当A1/A= 1 （对称型）时，两侧流速比为1:，换热系数比为1:， 压力降比为1:，流动功率比为1:。若将板式换热器改为非对称型，当 A1/A2 的流道流通面积比为1:时，则两侧换热系数近似相等，流通功率损失仅差 13%说明这种流通面积比具有较好的传热系数。表4扳式换败務两侧各项参悠比之间的关系U/ U2AP/叫610.410.5501900731 D辟2.et13 |0.58|0790.430.950.972.5