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1、板式换热器的计算方法板式换热器的计算是一个比较复杂的过程，当前比较流行的方法是对数均匀温差法和NTU 法。在计算机没有普及的时候，各个厂家大多采纳计算参数近似估量和流速-总传热系数曲线估量 方法。当前，愈来愈多的厂家采纳计算机计算，这样，板式换热器的工艺计算变得快捷、 方便、正确。以下简要说明无相变时板式换热器的一般计算方法，该方法是以传热和压降准 则关系式为基础的设计计算方法。以下五个参数在板式换热器的选型计算中是一定的：总传热量（单位：kW）.一次侧、二次侧的出入口温度一次侧、二次侧的同意压力降最高工作温度最大工作压力假如已知传热介质的流量，比热容以及出入口的温度差，总传热量即可计算得出。
2、温度T1 =热侧入口温度 * A3 F7 y& G7 S+ QT2 =热侧出口温度 3 s _% s5 s. T DO q4 bt1 =冷侧入口温度 & L8 : |; B: t2 M2 w$ zt2=冷侧出口温度热负荷热流量衡算式反应两流体在换热过程中温度变化的互相关系，在换热器保温优秀，无热损失的状况下，关于稳态传热过程，其热流量衡算关系为：0 B N/ I A+ m0 z H9 (热流体放出的热流量)二(冷流体汲取的热流量)在进行热衡算时，对有、无相变化的传热过程其表达式又有所差异。(1)无相变化传热过程式中Q冷流体汲取或热流体放出的热流量，W ； # Q/ p3 p: I4 0 N I
3、) Wmh,mc热、冷流体的质量流量，kg/s ；+ Z: I9 b- h9 h r3 P) /八Cph,Cpc热、冷流体的比定压热容，kJ/(kg K) ； 6 L8 t6 b3 o& m/ nTl,tl热、冷流体的入口温度，K ；T2,t2 热、冷流体的出口温度，K。(2 )有相变化传热过程两物流在换热过程中，此中一侧物流发生相变化，如蒸汽冷凝或液体沸腾，其热流量衡算式为：& w3 v) j4 I4 R一侧有相变化 1 Y# e$ B6 c& z% C3 W- W* J双侧物流均发生相变化，如一侧冷凝另一侧沸腾的传热过程式中可编写可改正r,rl,r2物流相变热，J/kg ；D,D1,D2相
4、变物流量，kg/s。关于过冷或过热物流发生相变时的热流量衡算，则应按以上方法分段进行加和计算。对数均匀温差(LMTD)对数均匀温差是换热器传热的动力，对数均匀温差的大小直接关系到换热器传热难易程度在某些特别状况下没法计算对数均匀温差，此时用算术均匀温差取代对数均匀温差，介质在逆流情 况和在并流状况下的对数均匀温差的计算方式是不一样的。在一些特别状况下，用算术均匀温差代 替对数均匀温差。热长(F)热长和一侧的温度差和对数均匀温差有关系。F = dt/LMTD以下四个介质的物理性质影响的传热：密度、粘度、比热容、导热系数总传热系数总传热系数是用来权衡换热器传热阻力的一个参数。传热阻力主假如由传热板
5、片资料和厚度、 污垢和流体自己等要素组成。单位：W/m2 C or kcal/h,m22 压力降压力降直接影响到板式换热器的大小，假如有较大的同意压力降，则可能减少换热器的成本，但 会损失泵的功率，增添运转花费。一般状况下，在水水换热状况下，同意压力降一般在20-100KPa是 能够解接受的。污垢系数和管壳式换热器对比，板式换热器中水的流动是处于高湍流状态，同一种介质的有关 于板式换热器的污垢系数要小的多。在没法确立水的污垢系数的状况下，在计算时能够保存可编写可改正10%的富饶量。计算方法热负荷能够用下式表示：Q = m cp dtQ = k A LMTDQ =热负荷（kW）0 s f$ 8
6、11 J$ F） m =质量流速（kg/s）cp =比热（kJ/kg C）dt =介质的出入口温度差（C） # A6 n% p- yk二总传热系数（W/m2 C）A =传热面积（m2）LMTD =对数均匀温差总的传热系数用下式计算：此中：k=总传热系数（W/m2 C）a 1 = 一次测的换热系数（W/m2 C ）a 2 = 一次测的换热系数（W/m2 C ）: r! r. f+ v# w; r; C5 =传热板片的厚度（m）; f8 X- L/ 0 h- s3 7 e入=板片的导热系数（W/m C ）4可编写可改正Rl、R2分别是双侧的污垢系数(m2 C/W) a 1、a 2能够用努赛尔准则式
7、求得。板式换热器选型计算板式换热器是一种高效紧凑型热互换设施，它拥有传热效率高、阻力损失小、构造紧凑、拆 装方便、操作灵巧等长处，当前宽泛应用于冶金、机械、电力、石油、化工、制药、纺织、造纸、 食品、城镇小区集中供热等各个行业和领域，所以掌握板式换热器的选型计算对每个工程设计人 员都是特别重要的。当前板式换热器的选型计算一般分为手工简略算法、手工标准算法及计算机 算法三种，以下就三种算法的特色进行简要的说明。一、手工简略算法计算公式：F=Wq/(K* T)式中F 换热面积m 2Wq 换热量 WK传热系数 W/m 2C T均匀对数温差 C依据选定换热系统的有关参数，计算换热量、均匀对数温差，设定
8、传热系数，求出换热面积。选定厂家及换热器型号，计算板间流速，经过厂家样本供给的传热特征曲线及流阻特征曲线，查出实质传热系数及压降。若实质传热系数小于设定传热系数，则应降低设定传热系数，从头计算。 若实质传热系数大于设定传热系数，而实质压降大于设定压降，则应进一步降低设定传热系数， 增大换热面积，从头计算。经过频频校核，直到计算结果知足换热系统的要求，最后确立换热器 型号及换热面积大小。这类算法的长处是计算简单，步骤少，时间短；弊端是结果不正确，应用 范围窄。造成结果不正确的原由主假如样本所供给的传热特征曲线及流阻特征曲线是必定工况条可编写可改正件下的曲线，而设计工况可能与之不符。别的样本所供给
9、的传热特征曲线及流阻特征曲线仅为水一水换热系统，在使用中有很大的限制性。以下给出佛山显像管厂总装厂房低温冷却水及40 C热水两套换热系统实例加以说明采纳手工简略算法得出的计算结果与实测结果的差异:BR35 F=36m 2北京市华都换热设施厂却水系统流量m/h进水温 度C出水温 度C压降MPa流量m/h进水温 度C出水温度C压降MPa计算结.ffl592817130611果 实测结63221721722果BR05 F=5m 2北京市华都换热设施厂工艺水高温水40 C热 水系统流量3m/h进水温度C出水温度C压降MPa流量3 m/h进水温 度 C出水温 度 C压降MPa计算结果6104099070
10、实测结果10333919036工艺水冷冻水、手工标准算法计算方法与步骤（一）工艺条件热介质出入口温度CThlTh2流量3/hQh压力损失（同意值）MPa Ph冷介质出入口温度C Tcl Tc2流量3/hQc可编写可改正压力损失(同意值)MP込Pc(二)物性参数物性温度C Th=(Thl+Th2)/2 Tc=(Tcl+Tc2)/2介质重度Kg/m3Y hY c介质比热KJ/kgCCphCpc导热系数W/mC入h入c运动粘度m2/sv hv c普朗特数PrhPrc(三) 均匀对数温差(逆流) T=(Thl-Tc2)-(Th2-Tcl)/ln(Thl-Tc2)/(Th2-Tcl)或厶 T=(Thl-
11、Tc2) + (Th2-Tcl)/2(分子等于零)(四) 计算换热量Wq=Qh*Y h*Cph*(Thl-Th2)=Qc* Y c*Cpc*(Tc2-Tcl) W(五) 设施选型依据样本供给的型号联合流量定型号，主要依照于角孔流速。即:Wl=4*Q/(3600*n *Dfe ) WsWl 角孔流速m/sQ介质流量m3/hD角孔直径m(六)定型设施参数(样本供给)单板换热面积s m 2单通道横截面积f m2板片间距lm均匀当量直径de m(d2 *l)传热准则方程式Nu=a*Reb*Prm压降准则方程式Eu=x*ReyNu 努塞尔数Eu欧拉数板形有关参数、指数Re雷诺数Pr普朗特数m指数热介质m
12、=冷介质m=(七)制定板间流速初值Wh 或 WcWc=Wh*Qc/Qh（纯逆流时）W取s（八）计算雷诺数Re=W*de/ vW计算流速m/sde 一当量直径mv 运动粘度 m1 2/s（九）计算努塞尔数Nu=a*Re b *Prm（十）计算放热系数a 二Nu* 入 /dea放热系数W/m2 C入一导热系数W/mC分别得出a h、ha热冷介质放热系数c（十）计算传热系数K=1/(1/ a +1/ ah+r +r +r )W/m 2 C cphcr板片热阻pC /Wr热介质污垢热阻hC /Wr冷介质污垢热阻cC /W（十二）计算理论换热面积Fm=Wq/(K* T)（十三）计算换热器单组程流道数n二
13、Q/(3600*f*W)（圆整为整数）Q 流量 m 3/h可编写可改正 f单通道横截面积 m2W板间流速 m/s（十四）计算换热器程数N=（Fm/s+l）/（2*n） N 为三 1 的整数s 单板换热面积 m2（十五）计算实质换热面积F=（2 *N* n-1） *s（纯逆流）（十六）计算欧拉数Eu=x*Re y（十七）计算压力损失2 -6 P=Eu*Y *W*N*10 MPaY介质重度Kg/m 3W板间流速 m/sN换热器程数选定厂家，依据角孔流速确立换热器型号，从手册查出在设计工况下冷、热介质的各样物理 参数，依据厂家样本供给的传热经验公式及流阻经验公式，初步设定流体的板间流速，求出雷诺 数，经计算得出传热系数及压力损失，在实质换热面积不小于理论换热面积的前提下，若压力损 失大于许用值，则应进一步降低初定的板间流速，从头计算。经过频频校核，直到计算结果知足 换热系统的要求，最后确立换热器型号及换热面积大小。这类算法的长处是计算结果正确，应用 范围广；弊端是计算复杂，步骤多，时间长。三、计算机算法利用计算机进行板式换热器选型计算，充足发挥了计算机运算速度快的专长，一
