板式换热器计算方法

板式换热器计算方法。

板式换热器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。

以下五个参数在板式换热器的选型计算中是必须的:

传热量(单位:kW).

一次侧、二次侧的进出口温度。

一次侧、二次侧的允许压力降

最高工作温度。

最大工作压力。

如果已知传热介质的流量,比热容以及进出口的温度差,总传热量即可计算得出。

温度。

T1 = 热侧进口温度。

T2 = 热侧出口温度。

t1 = 冷侧进口温度。

t2= 冷侧出口温度。

热负荷。

热流量衡算式反映两流体换热过程中温度变化的相互关系,在换热器保温良好,无热损失的情况下,对于稳态传热过程,其热流量衡算关系为:

(热流体放出的热流量)=(冷流体吸收的热流量)。

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;。

mh,mc—————热、冷流体的质量流量,kg/s;。

Cph,Cpc——————热、冷流体的比定压热容,kJ/(kg·K);。

T1,t1 ——————热、冷流体的进口温度,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,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,r1,r2————————物流相变热,J/kg;。

D,D1,D2————————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

对数平均温差(LMTD)。

对数平均温差换热器传热的动力,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:

热长(F)。

热长和一侧的温度差和对数平均温差相关联。 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

传热系数

传热系数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 ℃ or kcal/h,m2 ℃.

压力降

压力降直接影响到板式换热器的大小,如果有较大的允许压力降,则可能减少换热器的成本,但会损失泵的功率,增加运行费用。一般情况下,在水水换热情况下,允许压力降一般在20—100KPa是可以解接受的。

污垢系数

和管壳式换热器相比,板式换热器中水的流动是处于高湍流状态,同一种介质的相对于板式换热器的污垢系数要小的多。在无法确定水的污垢系数的情况下,在计算时可以保留10%的富裕量。

计算方法。

热负荷可以用下式表示:

Q = m · cp · dt。

Q = k · A · LMTD。

Q = 热负荷 (kW)。

m = 质量流速 (kg/s)。

cp = 比热 (kJ/kg ℃)。

dt = 介质的进出口温度差 (℃)。

k = 总传热系数 (W/m2 ℃)。

A =。

传热面积 (m2)。

LMTD = 对数平均温差

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 ℃)。

R1、R2分别是两侧的污垢系数 (m2 ℃/W)。

α1、α2可以用努赛尔准则式求得。

注意:每个公司的型号和参数不一样,请根据实际情况酌情处理。

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