板式换热器选型计算

板式换热器选型计算

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单位：日期：2006年7月15日

板式换热器选型计算

摘要：本文透过几个实例详细的解释了板式换热器的选型的计算方法和过程。

关键词：板式换热器选型计算

板式换热器的计算是一个比较复杂的过程，目前比较流行的方法是对数平均温差法和NTU法。在计算机没有普及的时候，各个厂家大多采用计算参数近似估算和流速-总传热系数曲线估算方法。目前，越来越多的厂家采用计算机计算，这样，板式换热器的工艺计算变得快捷、方便、准确。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联式为基础的设计计算方法。除了设计压力和设计温度以及一次侧、二次侧的允许压力降外，以下七个参数在板式换热器的选型计算中必须提供任意五个参数：总传热量、一次侧、二次侧的进出口温度和一次侧、二次侧的流量。

1、选型的基本公式和依据

1.1选型公式

a、热负荷计算公式：Q=cmΔt

其中：Q=热负荷（KW）、c—介质比热（KJ/ Kg.℃）、m—介质质量流量（Kg/h）、Δt—介质进出口温差（℃）（注：m、Δt、c为同侧参数）

※水的比热为4.2KJ/ Kg.℃

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区别。

（1）无相变化传热过程

式中

Q----冷流体吸收或热流体放出的热流量，W；

m h ,m

c

-----热、冷流体的质量流量，kg/s；

Cp

h ,Cp

c

------热、冷流体的比定压热容，kJ/(kg·K)；

T 1,t

1

------热、冷流体的进口温度，K；

T 2,t

2

------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，其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：

一侧有相变化

两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

r,r

1,r

2

--------物流相变热，J/kg；

D,D

1,D

2

--------相变物流量，kg/s。

对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。

b、换热面积计算公式：A=Q/K.Δt m

其中：A—换热面积（m2）、K—传热系数（KW/ m2.℃）

Δt

m

—对数平均温差

总传热系数K是用来衡量换热器传热阻力的一个参数。传热阻力主要是由传热板片材料和厚度、污垢和流体本身等因素构成。单位：W/m2 ℃或kcal/h,m2℃. 总的传热系数用下式计算：

其中：

k=总传热系数(W/m2 ℃)

α1 = 一次测的换热系数(W/m2 ℃)

α2 = 一次测的换热系数(W/m2 ℃)

δ=传热板片的厚度(m)

λ=板片的导热系数 (W/m ℃)

R 1、R

2

分别是两侧的污垢系数 (m2 ℃/W)

α

1、α

2

可以用努赛尔准则式求得。K值表：

介质水—水蒸汽-水蒸汽--油冷水—油油—油空气—油K 2500～4500 1300~2000 700～900 500～700 175～350 25～58 注：Ｋ值按经验取值（流速越大，Ｋ值越大。水侧板间流速一般在0.2～0.8m/s时可

按上表取值，汽侧板间流速一般在15m/s 以内时可按上表取值）

对数平均温差Δt m ：

对数平均温差是换热器传热的动力，对数平均温差的大小直接关系到换热器传热难易程度.在某些特殊情况下无法计算对数平均温差,此时用算术平均温差代替对数平均温差，介质在逆流情况和在并流情况下的对数平均温差的计算方式是不同的。 在一些特殊情况下，用算术平均温差代替对数平均温差。

逆流时

并流时

3

2413241ln

)

()(T T T T T T T T t m -----=

∆

4

2314231ln

)

()(T T T T T T T T t m -----=

∆

c 、板间流速计算公式：

n

A q V S =

其中V —板间流速（m/s ）、q----体积流量（注意单位转换，m 3

/h – m 3

/s ）、A S —单通道截面积（具体见下表）、n —流道数

1.2某厂板式换热器整机技术参数表（测试结果为依据）：

BR0.05 BR0.1 BR0.25 BR0.3 BR0.35 BR0.5 BR0.7 BR1.0 BR1.35

最高使用压力Mpa 2.5 使用温度范围℃ -19~200

装机最大换热面积 5 15 30 65 80 120 220 350 500 最大流量m 3

/h 10 25 40 120 150 250 430 650 1730 标准接口法兰DN 25 40 65 80 100 125 150 250 350 单板换热面积m

2 0.051

0.109 0.238 0.308

0.375

0.55

0.71 1.00 1.35 平均流道截面积m

2

0.000494 0.000656

0.00098

0.00118 0.00119 0.001691

0.002035

0.0286

0.004

型 号

设 备 参 数