换热器中英文对照外文翻译文献

中英文对照外文翻译

(文档含英文原文和中文翻译)

换热器的优化选型

【摘要】板式换热器的优化选型是根据换热器的用途和工艺过程中的参数和NTU＝KA／MC＝△t／△tm，即传热单元数NTU和温差比（对数平均温差—换热的动力）选择板片形状、板式换热器的类型和结构。

【关键词】平均温差 NTU 板式蒸发器冷凝器

1 平均温差△tm

从公式Q＝K△tmA，△tm＝1／

A ∫

A

（t

1

－t

2

）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，就能出换热器的传热量。平均温差是一个较为直观的概念，也是评价板式换热器性能的一项重要指标。

1.1 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 （t h －t c ）dA ＝K △tdA ，两种流体产生的温度变化分别为dt h ＝－dQ ／C h ，dt c ＝－dQ ／C c ，d △t ＝d （t h －t c ）＝dQ （1／C c －1／C h ）,则dA ＝[1／k （1／C c －1／C h ）]·（d △t ／△t ），当从A ＝0积分至A ＝A 0时，A 0＝[1／k （1／C c －1／C h ）]·㏑[（t ho －t ci ）／（t hi －t co ）]，由于两种流体间交换的热量相等，即Q ＝C h （t hi －t ho ）＝C c （t co －t ci ），经简化后可知，Q ＝KA 0｛[（t ho －t ci ）－（t hi －t co ）]／㏑[（t ho －t ci ）／（t hi －t co ）]｝，若△t 1＝t hi －t co ，△t 2＝t ho －t ci ，则Q ＝KA 0[（△t 1－△t 2）／㏑（△t 1／△t 2）]＝KA 0△tm ，式中的△tm ＝（△t 1－△t 2）／㏑（△t 1／△t 2）。

顺流 △tm ＝[（t hi －t ci ）－（t ho －t co ）] ／㏑[（t hi －t ci ）／（t ho －t ci ）] 逆流 △tm ＝[（t hi －t co ）－（t ho －t ci ）] ／㏑[（t hi －t co ）／（t ho －t ci ）] 对于各种流动型式，在相同的进口、出口温度条件下，逆流的平均温差最大。

当板式换热器入口和出口两流体的温差△t 1和△t 2之间的差不大时，可采用算术平均温差（△t 1＋△t 2）／2，一般△t 1／△t 2小于1.5时，可采用，若△t ／△t 2为3时，则误差约为10%。 1.2 传热单元数法

在传热单元数法中引入一个无量纲参数NTU ，称为传热单元数，它表示板式换热器的总热导（即换热器传热热阻的倒数）与流体热容量的比值NTU ＝KA ／MC ，它表示相对于流体热容流量，该换热器传热能力的大小，即换热器的无量纲“传热能力”。对于板式换热器来说，KA ／MC ＝△t ／△tm ，式中△t ／△tm 称为温差比，上式中的右边的工艺过程用NTUp 表示，左边的换热设备的条件用NTU E 表示。NTUp 是流体温度的变化与平均温差的比值，表示的是用1℃△tm 的变化引起几度流体温度变化的值，当△tm 大时，NTUp 则小；当△tm 小时，它有变大的倾向。相反，在NTUp 变大的过程中，△tm 的温度变化较大，NTUp 较小时，其△tm 的温度变化较小（见表1）。

表1 △tm ，NTUp 的关系

板式换热器的优化设计计算，就是在已知温差比NTU

的条件下，合理地确定其

E

。

型号、流程和传热面积，使NTUp等于NTU

E

1.3 换热过程和NTU

与供热空调相关的换热过程如下如示：

⑴用蒸汽加热水⑵水—水换热

a. 蒸汽133→133℃ c. 一次水65→60℃

水5→65℃（生活热水）二次水45←40℃（采暖）

b. 蒸汽133→133℃ d. 一次水14→9℃

水55→65℃（采暖）二次水13←7℃（制冷）

e. 一次水29→24℃

二次水26←21℃（制冷机的冷却）

以上5例工艺过程的NTUp（见表2）

表2 供热空调工艺过程的NTUp

1.4 板式换热器和NTU

E

NTU

E

表示板式换热器的能力，换热器的面积是具有一定传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NTU

E

是总数时，若每1流程数

为NTU

e 时，则NTU

E

＝n·NTU

e

（其中n是流程数）。

当NTU

e ＝NTU

E

＝NTUp时，换热器为单程。若NTU

e

﹤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NTU

e

值基本上是定值，如适合表2

中e的流量为25m3／h的单程板式换热器的NTU

e 为17㎡。从NTU

e

＝A·K／MC可知，

当NTU

e

为定值时，A·K成反比，仍以e为例，当K＝500kcal／㎡·h·℃时，A＝1.67×25000／500＝83.5㎡，流程数n＝83.5／17≈5。当K＝2500kcal／㎡·h·℃

时，A＝16.7㎡，流程数n＝1。每一流程的NTU

e 如下所示：K＝500，NTU

e

＝NTU

E

／n

＝0.33，K＝2500时，NTU

e ＝1.67。由此可知，根据NTU

e

即可求出换热器的流程数，

传热系数和传热面积。从以上可知，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。

1.5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。

⑴大NTU（∽8），小△tm（∽1～2）的板式换热器满足了区域供冷和热泵机组蒸发器、冷凝器的要求。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，唯一的是增大传热系数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7000W／㎡·K，是水平平直波纹板的2倍，是人字形波纹板的1.5倍，在区域供冷中时，检测的△tm约为1.2。在作为冰蓄冷的乙二醇和冷冻水的换热器使用中，△tm约为1.5。

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