一：關(guān)于板式換熱器的幾個(gè)公式

　　(1)求熱負(fù)荷Q

　　(2)求冷熱流體進(jìn)出口溫度

　　(3)冷熱流體流量

　　(4)求平均溫度差Δtm

　　(5)選擇板型

　　若所有的板型選擇完，則進(jìn)行結(jié)果分析。

　　(6)由K值范圍，計(jì)算板片數(shù)范圍Nmin，Nmax

　　(7)取板片數(shù)N(Nmin≤N≤Nmax)

　　(8)取N的流程組合形式，若組合形式取完則做(7)。

　　(9)求Re，Nu

　　(10)求a，K傳熱面積F

　　

 

　　(11)由傳熱面積F求所需板片數(shù)NN

　　(12)若N

　　(13)求壓降Δp

　　(14)若Δp>Δ允，做(8);

　　若Δp≤Δ允，記錄結(jié)果，做(8)。

　　注:

　　1.(1)、(2)、(3)根據(jù)已知條件的情況進(jìn)行計(jì)算。

　　2.當(dāng)T1-t2=T2-t1時(shí)采用Δtm = (T1-t2)+(T2-t1)/2

　　3.修正系數(shù)β一般0.7～0.9。

　　壓降修正系數(shù)ф，單流程ф度=1～1.2，二流程、三流程ф=1.8～2.0，四流程ф=2.6～2.8。a1、a2、a3、a4、a5為常系數(shù)。

　　二：選型計(jì)算各公式符號(hào)意義及單位

 

　　

 

　　三：板式換熱器的優(yōu)化選型

　　1、平均溫差△tm

　　從公式Q=K△tmA，△tm=1/A∫A(t1-t2)dA中可知，平均溫差△tm是傳熱的驅(qū)動(dòng)力，對(duì)于各種流動(dòng)形式，如能求出平均溫差，即板面兩側(cè)流體間溫差對(duì)面積的平均值，就能計(jì)算出換熱器的傳熱量。平均溫差是一個(gè)較為直觀的概念，也是評(píng)價(jià)板式換熱器性能的一項(xiàng)重要指標(biāo)。

　　1.1對(duì)數(shù)平均溫差的計(jì)算

　　

 

　　對(duì)于各種流動(dòng)型式，在相同的進(jìn)口、出口溫度條件下，逆流的平均溫差最大。

　　當(dāng)板式換熱器入口和出口兩流體的溫差△t1和△t2之間的差不大時(shí)，可采用算術(shù)平均溫差(△t1+△t2)/2，一般△t1/△t2小于1.5時(shí)，可采用，若△t/△t2為3時(shí)，則誤差約為10%。

　　1.2 傳熱單元數(shù)法

　　在傳熱單元數(shù)法中引入一個(gè)無(wú)量綱參數(shù)NTU，稱為傳熱單元數(shù)，它表示板式換熱器的總熱導(dǎo)(即換熱器傳熱熱阻的倒數(shù))與流體熱容量的比值NTU=KA/MC，它表示相對(duì)于流體熱容流量，該換熱器傳熱能力的大小，即換熱器的無(wú)量綱“傳熱能力”。

　　下表中的右邊的工藝過(guò)程用NTUp表示，左邊的換熱設(shè)備的條件用NTUE表示。NTUp是流體溫度的變化與平均溫差的比值，表示的是用1℃△tm的變化引起幾度流體溫度變化的值，當(dāng)△tm大時(shí)，NTUp則小;當(dāng)△tm小時(shí)，它有變大的傾向。相反，在NTUp變大的過(guò)程中，△tm的溫度變化較大，NTUp較小時(shí)，其△tm的溫度變化較小(見(jiàn)表1)。

　　

 

　　板式換熱器的優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)算，就是在已知溫差比NTUE的條件下，合理地確定其型號(hào)、流程和傳熱面積，使NTUp等于NTUE。

　　1.3 換熱過(guò)程和NTU

　　與供熱空調(diào)相關(guān)的換熱過(guò)程如下如示：

　　

 

　　以上5例工藝過(guò)程的NTUp(見(jiàn)表2)

　　

 

　　1.4 板式換熱器和NTUE

　　NTUE表示板式換熱器的能力，換熱器的面積是具有一定傳熱長(zhǎng)度的單位傳熱體的組合，總傳熱長(zhǎng)度是單位長(zhǎng)度和流程數(shù)的乘積。當(dāng)NTUE是總數(shù)時(shí)，若每1流程數(shù)為NTUe時(shí)，則NTUE=n·NTUe(其中n是流程數(shù))。

　　當(dāng)NTUe=NTUE=NTUp時(shí)，換熱器為單程。若NTUe﹤NTUp時(shí)，則換熱器應(yīng)為多流程，故設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)先預(yù)定n。由于每種板片單程的NTUe值基本上是定值，如適合表2中e的流量為25m3/h的單程板式換熱器的NTUe為17㎡。從NTUe=A·K/MC可知，當(dāng)NTUe為定值時(shí)，A·K成反比，仍以e為例，當(dāng)K=500kcal/㎡·h·℃時(shí)，A=1.67×25000/500=83.5㎡，流程數(shù)n=83.5/17≈5。當(dāng)K=2500kcal/㎡·h·℃時(shí)，A=16.7㎡，流程數(shù)n=1。

　　每一流程的NTUe如下所示：K=500，NTUe=NTUE/n=0.33，K=2500時(shí)，NTUe=1.67。由此可知，根據(jù)NTUe即可求出換熱器的流程數(shù)，傳熱系數(shù)和傳熱面積。從以上分析可知，若板式換熱器設(shè)計(jì)不合理，可能使換熱面積過(guò)大，也可能使板間流速太高，阻力過(guò)大。

　　1.5 板式換熱器工藝制造要求

　　板式換熱器制造技術(shù)的進(jìn)步，板片種類的增加，提高了板式換熱器對(duì)各種工藝過(guò)程的適應(yīng)性。

　　(1)大NTU(8)，小△tm(1～2)的板式換熱器滿足了區(qū)域供冷和熱泵機(jī)組蒸發(fā)器、冷凝器的要求。從以上分析可知，△tm是換熱的驅(qū)動(dòng)力，若△tm小，即意味著驅(qū)動(dòng)力小，要實(shí)現(xiàn)兩種流體之間的換熱，必須增大傳熱系數(shù)，增大傳熱面積，為了使傳熱面積不至過(guò)大，唯一的方法是增大傳熱系數(shù)K。

　　(2)小NTU(0.3～2)，大△tm(40～90℃)的板式換熱器滿足了熱回收工藝和工藝加熱、冷卻的要求。當(dāng)工藝過(guò)程在大△tm的條件下進(jìn)行換熱時(shí)，說(shuō)明驅(qū)動(dòng)力大，所需的傳熱面積較小，對(duì)傳熱系數(shù)要求也不高，但這種工藝過(guò)程或者工作壓力高，或者工作溫度高，或者工藝加熱、冷卻過(guò)程的液體中含有纖維或直徑較大的顆粒，對(duì)板式換熱器的承壓、耐溫能力提出了要求，對(duì)換熱器的板間距提出了要求。

　　2 傳熱系數(shù)和阻力

　　2.1 板式換熱器的傳熱系數(shù)和阻力

　　換熱器中常使用換熱器的“傳熱面積”和“傳熱系數(shù)”述語(yǔ)，這是一種習(xí)慣的有特定含義的名稱。因?yàn)閾Q熱器間壁兩側(cè)的表面積可能不同，所謂“換熱器的傳熱面積”實(shí)際上是指約定的某一側(cè)的表面積，習(xí)慣上一般把換熱系數(shù)較小的一側(cè)的流體所接觸的壁面表面積稱為該換熱器的傳熱面積，相對(duì)于該傳熱面積，單位時(shí)間、單位面積、在單位溫差下所傳遞的熱流量，稱為該換熱器的傳熱面積，因此傳熱系數(shù)也是相對(duì)于約定的某一側(cè)的表面積而言的。在換熱器結(jié)構(gòu)和估算中使用“傳熱面積”和“傳熱系數(shù)”是方便的。而在換算器傳熱分析中，則用傳熱熱阻1/(KA)。板式換熱器的熱阻計(jì)算式如下：

　　

 

　　2.1.1換熱系數(shù)

　?、賹?duì)于紊流狀態(tài)，不同形狀板片的換熱規(guī)律，一般可歸納為如下形式，

　　

 

　　②對(duì)于層流狀態(tài)，板片的換熱規(guī)律可歸納為:

　　由于板片形狀復(fù)雜，必須根據(jù)試驗(yàn)測(cè)定所得的換熱規(guī)律，作為該板片換熱器傳熱計(jì)算的依據(jù)。

　　2.1.2阻力

　　板式換熱器總的流體阻力可用下式表示：

　　

 

　　對(duì)于不同形狀的板片，其通道的摩擦阻力系數(shù)相差很大，必須以試驗(yàn)數(shù)據(jù)作為阻力計(jì)算的依據(jù)。

　　2.2 在常用間壁式換熱器中板式換熱器的傳熱系數(shù)較大

　　板式換熱器的傳熱系數(shù)(見(jiàn)表3)，從表3可知，板式換熱器的傳熱系數(shù)約為管殼式的2～3倍。

　　

 

　　2.3 非對(duì)稱流道提高了板式換熱器的傳熱系數(shù)，降低了阻力。

　　當(dāng)忽略板片的導(dǎo)熱熱阻后，板式換熱器的傳熱系數(shù)K=〆1·〆2/(〆1+〆2)，從該式可知，傳熱系數(shù)K與〆1、〆2有關(guān)，且小于二者中較小的一個(gè)。為了提高傳熱系數(shù)，必須同時(shí)提高冷、熱流體與板面之間的對(duì)流換熱系數(shù)，如果其中一側(cè)〆值較低的話，板式換熱就不能很好地發(fā)揮它的效益。

　　在城市集中供熱系統(tǒng)中，根據(jù)熱力網(wǎng)設(shè)計(jì)規(guī)范，國(guó)內(nèi)所采用的一次熱媒的溫度一般為150～80℃，130～80℃和110～80℃三種，二次熱媒的溫度一般為95～70℃。在這樣的設(shè)計(jì)參數(shù)下，板式換熱器一次熱媒流道內(nèi)的流量一般為二次熱媒流通內(nèi)流量的一半左右，對(duì)于對(duì)稱性流道來(lái)說(shuō)，一次熱媒的流速僅為二次熱媒流速的50%左右，則一次熱媒流道內(nèi)流體與板面間的對(duì)流換熱系數(shù)約為二次熱媒流通內(nèi)的70%，傳熱系數(shù)約為2500～3700W/㎡·℃。若將一次熱媒流道內(nèi)的對(duì)流換熱系數(shù)提高到原來(lái)的1.5倍，則總傳熱系數(shù)將增加到3000～4500 W/㎡·℃。

　　如下面這種非對(duì)稱流道板式換熱器是采用同一板片組成不同幾何尺寸和形狀的流道(非對(duì)稱流道)來(lái)解決兩側(cè)水流量不等的問(wèn)題。

　　表4表示在熱力網(wǎng)規(guī)范規(guī)定的一次側(cè)、二次側(cè)溫度條件下，板式換熱器兩側(cè)各項(xiàng)參數(shù)比之間的關(guān)系。從該表可知，當(dāng)A1/A=1(對(duì)稱型)時(shí)：

　　兩側(cè)流速比為1:2.4;

　　換熱系數(shù)比為1:1.8;

　　壓力降比為1:5.3;

　　流動(dòng)功率比為1:1.3。

　　若將板式換熱器改為非對(duì)稱型，當(dāng)A1/A2的流道流通面積比為1:2.4時(shí)，則兩側(cè)換熱系數(shù)近似相等，流通功率損失僅差13%，說(shuō)明這種流通面積比具有較好的傳熱系數(shù)。

　　內(nèi)蒙古天巨鑫能源技術(shù)有限公司是集板式換熱器研發(fā)、生產(chǎn)與銷售為一體的專業(yè)板式換熱器生產(chǎn)廠家，供應(yīng)各類板式換熱器、全焊接板式換熱器、板式換熱器機(jī)組、板式熱交換器、鈦板換熱器，直連供暖設(shè)備，直連供暖機(jī)組，無(wú)負(fù)壓供水設(shè)備、變頻恒壓供水設(shè)備、箱式無(wú)負(fù)壓供水設(shè)備以及管網(wǎng)疊壓供水設(shè)備等。咨詢熱線：400-618-0471 www.gdeep.cn