板式換熱器選型計算

1、實用標準板式換熱器選型計算板式換熱器是一種高效緊湊型熱交換設備，它具有傳熱效率高、阻力損失小、結構緊湊、拆裝方便、操作靈活等優(yōu)點，目前廣泛應用于冶金、機械、電力、石油、化工、制藥、紡織、造紙、 食品、城鎮(zhèn)小區(qū)集中供熱等各個行業(yè)和領域，因此掌握板式換熱器的選型計算對每個工程設計人員都是非常重要的。目前板式換熱器的選型計算一般分為手工簡易算法、手工標準算法及計算機算法三種，以下就三種算法的特點進行簡要的說明。一、 手工簡易算法計算公式： F=Wq/(K* T)式中 F 換熱面積 m2Wq換熱量WK 傳熱系數 W/m2· T平均對數溫差根據選定換熱系統(tǒng)的有關參數，計算換熱量、平均對數溫差，

2、設定傳熱系數，求出換熱面積。 選定廠家及換熱器型號，計算板間流速， 通過廠家樣本提供的傳熱特性曲線及流阻特性曲線，查出實際傳熱系數及壓降。若實際傳熱系數小于設定傳熱系數，則應降低設定傳熱系數，重新計算。若實際傳熱系數大于設定傳熱系數，而實際壓降大于設定壓降，則應進一步降低設定傳熱系數，增大換熱面積，重新計算。經過反復校核，直到計算結果滿足換熱系統(tǒng)的要求，最終確定換熱器型號及換熱面積大小。這種算法的優(yōu)點是計算簡單，步驟少，時間短；缺點是結果不準確，應用范圍窄。造成結果不準確的原因主要是樣本所提供的傳熱特性曲線及流阻特性曲線是一定工況條件下的曲線，而設計工況可能與之不符。此外樣本所提供的傳熱特性曲

3、線及流阻特性曲線僅為水水換熱系統(tǒng)，在使用中有很大的局限性。以下給出佛山顯像管廠總裝廠房低溫冷卻水及40熱水兩套換熱系統(tǒng)實例加以說明采用手工簡易算法得出的計算結果與實測結果的差別：文案大全實用標準2北京市華都換熱設備廠BR35 F=36m工藝水冷凍水低溫冷卻水系統(tǒng)流量進水溫度出水溫度壓降流量進水溫度出水溫度壓降3MPa3MPam/hm/h計算結果5928170.031306110.06實測結果6322170.04217222北京市華都換熱設備廠BR05 F=5m工藝水高溫水40熱水系統(tǒng)流量進水溫度出水溫度壓降流量進水溫度出水溫度壓降3MPa3MPam/hm/h計算結果610400.0069907

4、00.008實測結果1033390.0219036二、 手工標準算法計算方法與步驟（一）工藝條件熱介質進出口溫度Th1Th2流量 m3/hQh壓力損失（允許值）MPa Ph冷介質進出口溫度Tc1Tc2流量 m3/hQc壓力損失（允許值）MPa Pc（二）物性參數物性溫度 Th=(Th1+Th2)/2 Tc=(Tc1+Tc2)/2介質重度 Kg/m 3 h c介質比熱 KJ/kg· Cph Cpc導熱系數 W/m· h c運動粘度 m2/s h c文案大全實用標準普朗特數Prh Prc（三）平均對數溫差（逆流） T=(Th1-Tc2)-(Th2-Tc1)/ln(Th1-Tc2

5、)/(Th2-Tc1)或 T=(Th1-Tc2)+(Th2-Tc1)/2（分子等于零）（四）計算換熱量Wq=Qh* h*Cph*(Th1-Th2)=Qc* c*Cpc*(Tc2-Tc1) W（五）設備選型根據樣本提供的型號結合流量定型號，主要依據于角孔流速。即：Wl=4*Q/(3600* *D2) 3.5 4.5m/sWl角孔流速m/sQ 介質流量3m /hD 角孔直徑m（六）定型設備參數（樣本提供）單板換熱面積s m 2單通道橫截面積f m 2板片間距l(xiāng) m平均當量直徑de m (d 2*l)傳熱準則方程式Nu=a*Re b*Pr m壓降準則方程式Eu=x*Re yNu努塞爾數Eu 歐拉數板

6、形有關參數、指數Re雷諾數Pr 普朗特數m 指數熱介質 m=0.3冷介質 m=0.4（七）擬定板間流速初值Wh 或 WcWc=Wh*Qc/Qh （純逆流時）W取 0.1 0.4m/s（八）計算雷諾數Re=W*de/ W 計算流速m/s文案大全實用標準de當量直徑m2運動粘度m /s（九）計算努塞爾數Nu=a*Re b*Pr m（十）計算放熱系數 =Nu* /de放熱系數W/m2·導熱系數W/m·分別得出h 、 c 熱冷介質放熱系數（十一）計算傳熱系數K=1/(1/ h+1/ c +r p+r h+r c) W/m 2 ·r p板片熱阻0.0000459m 2

7、83; /Wr h熱介質污垢熱阻0.0000172 0.0000258m 2· /Wr c冷介質污垢熱阻0.0000258 0.0000602m 2· /W（十二）計算理論換熱面積Fm=Wq/(K* T)（十三）計算換熱器單組程流道數n=Q/(3600*f*W)（圓整為整數）Q流量m3/hf 單通道橫截面積2mW板間流速m/s（十四）計算換熱器程數N=(Fm/s+1)/(2*n)N 為1的整數s單板換熱面積m 2（十五）計算實際換熱面積F=(2*N*n-1)*s（純逆流）（十六）計算歐拉數Eu=x*Re y（十七）計算壓力損失 P=Eu* *W2*N*10 -6 MPa文案

8、大全實用標準介質重度Kg/m 3W板間流速m/sN換熱器程數選定廠家， 根據角孔流速確定換熱器型號，從手冊查出在設計工況下冷、熱介質的各種物理參數， 根據廠家樣本提供的傳熱經驗公式及流阻經驗公式，初步設定流體的板間流速， 求出雷諾數，經計算得出傳熱系數及壓力損失，在實際換熱面積不小于理論換熱面積的前提下，若壓力損失大于許用值， 則應進一步降低初定的板間流速，重新計算。經過反復校核， 直到計算結果滿足換熱系統(tǒng)的要求，最終確定換熱器型號及換熱面積大小。這種算法的優(yōu)點是計算結果準確，應用范圍廣；缺點是計算復雜，步驟多，時間長。三、 計算機算法利用計算機進行板式換熱器選型計算，充分發(fā)揮了計算機運算速度

9、快的特長，一個計算在微機上幾秒鐘內就能完成，且結果的準確性是手算難以達到的。板換廠家選型計算軟件中存貯了計算所需的不同水溫時水的各種物理參數及板式換熱器定型設備的所有參數， 設計人員在計算機上進行計算時只需輸入工藝條件（如水量、 水溫、 壓降等）就能馬上得出計算結果，這為設計人員提供了極大的方便。計算人員還可以輸入不同的工藝條件 （如水量、 水溫相同， 壓降不同等） 或更換換熱器型號以得出不同的計算結果，通過對結果的比較、優(yōu)化，最終選定既經濟合理又性能可靠的板式換熱器。設計人員在要求板換廠家提供板式換熱器選型計算書時，除了向板換廠家提供換熱系統(tǒng)的換熱量（或液體流量）、冷熱介質的進出水溫、壓力損

10、失外，還應該提供污垢系數（亦稱污垢熱阻）。壓力損失、污垢系數的設定值對選型是非常重要的。壓力損失設定值過大，換熱面積減小，雖然節(jié)省了設備一次性投資，但使換熱系統(tǒng)的能量消耗增加、維護清洗費用增加、設備運行時間縮短；壓力損失設定值過小，換熱面積增大，造成設備一次性投資增加。要達到既節(jié)省了一次性投資，又使能量消耗、維護清洗費用達到一個合理值，最佳的壓力損失為0.03MPa 。污垢系數因換熱介質不同而不同，設計人員不應為了安全而盲目將污垢系數取大，污垢系數最大不超過0.000103m 2 · /W。以下給出常用介質板式換熱器的污垢系數：液體的種類2污垢系數（ m· /W）軟水或蒸餾

11、水0.0000086文案大全實用標準低硬度的工業(yè)用水0.0000172高硬度的工業(yè)用水0.000043處理過的冷卻塔循環(huán)水0.000034潤滑油0.0000172 0.000043植物油0.0000172 0.000052有機溶劑0.0000086 0.000026以下分別給出瑞典舒瑞普公司及北京華海換熱器廠對某一換熱系統(tǒng)的計算結果，并對結果進行分析和比較：計算條件工藝水 Q=25m3/h Th1=25 Th2=20 壓力損失 0.05MPa 冷凍水 Tc1=5 Tc2=10 污垢系數 0.1 m 2 · /kW瑞典舒瑞普公司計算結果工藝水流量（m3/h ）工藝水進口溫度（）工藝水出

12、口溫度（）工藝水平均溫度（）工藝水容重（Kg/m3）工藝水比熱（KJ/Kg ·）工藝水導熱系數（W/m·）-62工藝水運動粘度（10 · m/s ）工藝水壓力損失（MPa）工藝水角孔直徑（mm）工藝水角孔流速（m/s ）工藝水板間流速（m/s ）工藝水雷諾數平均對數溫差（）換熱量（ kW）換熱面積（m2）25.0冷凍水流量（m3/h ）24.925.0冷凍水進口溫度（）5.020.0冷凍水出口溫度（）10.022.5冷凍水平均溫度（）7.5996.7冷凍水容重（Kg/m3）1001.04.189冷凍水比熱（ KJ/Kg ·）4.2070.608冷凍水導熱

13、系數（W/m·）0.5851.027冷凍水運動粘度（10-621.285· m/s ）0.05冷凍水壓力損失（MPa）0.0570冷凍水角孔直徑（mm）701.80冷凍水角孔流速（m/s ）1.801.00冷凍水板間流速（m/s ）1.006190冷凍水雷諾數415015污垢系數（20.125m· /kW）145.42·）3847傳熱系數（ W/m2.52換熱器程數1文案大全實用標準換熱器型號GX-12板片總數23板片材料AISI 316板片厚度（ mm）0.5墊片材料NBR(S)最高工作壓力（MPa）1.6北京華海換熱器廠計算結果工藝水流量（m3/h

14、）工藝水進口溫度（）工藝水出口溫度（）工藝水平均溫度（）工藝水容重（Kg/m3）工藝水比熱（KJ/Kg ·）工藝水導熱系數（W/m·）-62工藝水運動粘度（10 · m/s ）工藝水壓力損失（MPa）工藝水角孔直徑（mm）工藝水角孔流速（m/s ）工藝水板間流速（m/s ）工藝水雷諾數平均對數溫差（）換熱量（ kW）換熱面積（m2）換熱器型號板片材料墊片材料25.0冷凍水流量（m3/h ）8.0825.0冷凍水進口溫度（）5.020.0冷凍水出口溫度（）20.422.5冷凍水平均溫度（）12.7997.13999.7冷凍水容重（ Kg/m）4.1784冷凍水比熱（

15、 KJ/Kg ·）4.19480.608冷凍水導熱系數（W/m·）0.5750.89冷凍水運動粘度（10-621.31· m/s ）0.05冷凍水壓力損失（MPa）0.0270冷凍水角孔直徑（mm）701.80冷凍水角孔流速（m/s ）0.580.42冷凍水板間流速（m/s ）0.133278冷凍水雷諾數8288.80污垢熱阻（m2· /kW）0.1144.72·）2251傳熱系數（ W/m7.6換熱器程數1BR20板片總數35SUS 304板片厚度（ mm）0.7EPNM最高工作壓力（MPa）1.6從計算結果可以看出，舒瑞普公司在計算中采用溫

16、度設定值不變，通過調整污垢系數，改變傳熱系數來滿足傳熱方程 F=Wq/(K* T) 。北京華海換熱器廠在計算中采用污垢系數設定值不變，通過調整冷凍水出口溫度，改變平均對數溫差及傳熱系數來滿足傳熱方程文案大全實用標準F=Wq/(K* T) 。換熱面積的確定在多數情況下取決于設計工況的壓力損失設定值。北京華海換熱器廠通過增加板片數量使流道數增加、降低板間流速來滿足設計工況對壓力損失的要求。舒瑞普公司不僅可以通過增加板片數量來降低壓力損失，而且在板片數量不變的前提下通過改變板片的組合也能在一定范圍內降低壓力損失，這主要依賴于舒瑞普公司先進的板片設計， 它使得舒瑞普公司所選用的板式換熱器跟設計工況比較

17、接近，而且換熱面積取值較小。 北京華海換熱器廠選型計算結果的主要特點是與實際工況比較接近，它會在自控要求很高的換熱系統(tǒng)中，為正確選擇自控閥提供較為準確的數據。板式換熱器不同于其它設備的最顯箸特點是它的非標準化，每個設備廠的模具都是自行開發(fā)的，各有各的特點。因此同一換熱系統(tǒng)的板式換熱器面積大小會因設備廠家的不同而發(fā)生變化，這一點設計人員因在設計說明中加以提醒，否則業(yè)主在板式換熱器面積不變的前提下更換設備廠家，將會產生異想不到的后果。(1) 求熱負荷 Q Q=G P t(2) 求冷熱流體進出口溫度t2=t1+ Q /G P(3) 冷熱流體流量 = Q / P (t2-t1(4) 求平均溫度差tmt

18、m=(T1-t2)-(T2-t1)/In(T1-t2)/(T2-t1)或tm=(T -t2)+(T2-t1)/2(5) 選擇板型若所有的板型選擇完，則進行結果分析。(6) 由值范圍，計算板片數范圍min， max文案大全實用標準min = Q / Kmaxtm F Pmax = Q / Kmintm F P(7) 取板片數 N（ min max ）若 N 已達 max，做（ 5）。(8) 取 N 的流程組合形式，若組合形式取完則做（7）。(9) 求 Re，NuRe = W de /Nu =a1 Rea2 Pr a3(10) 求 a，K 傳熱面積a = Nu / deK= 1 / 1/ah+1/ ac+ c+ c+/ 0F= Q /Ktm (11) 由傳熱面