板式换热器无相变时一般计算方法

板式换热器无相变时一般计算方法一、平均温度法○1求未知温度或流量，有热平衡方程式（Q=qmcp（t’－t“））求出未知温度或流量，并同时得出热负荷Q。○2选择单板尺寸和型号，根据换热量和流量大小，选择合适的单板尺寸和型号。板片型号或波纹形式的选择也要根据换热场合的实际需要而定，常常要通过试算。对流量大而且允许压降相对较低的情况，应选用阻力小的板型；反之则可选用阻力系数稍大的板型。○3初估换热面积，初估本次换热任务大约需要多少换热面积。○4初选流程与通道数，初选冷、热流体流程与通道数目，并由此算出流速。若单通道流动横截面积为As，则质量流量与单程通道并联数目n的关系为qm1=ρ1w1n1Asqm2=ρ2w2n2As再按式N=（m1＇ｎ1＇＋ｍ1＂ｎ1＂＋……＋ｍ1ｌｎ1ｌ）＋（m２＇ｎ２＇＋ｍ２＂Ｎ２＂＋……＋ｍ２ｌｎ２ｌ）＋１当冷流体、热流体的各程通道数相等时，则N=m1ｎ1+m2ｎ2+1式中m1、n1及m2、n2分别为两流体的流程数与程内通道数。除去两端板片，实际参与传热的板片数为Ne=N-2若单板的有效换热面积为A0,则总的换热面积为Ae=NeA0○5求对数平均温差，原则上式Δtm=ΨΔt1m可用于计算任意流道布置时的平均温差。然而求温差修正系数Ψ往往是相当复杂和困难的。要在任何流道布置排列下求得Ψ值，必须掌握一套复杂的计算方法。目前要求板式换热器工程设计全都采用精确计算温差修正系数不太现实。现在较通用的处理方法多按选型样本上给出的修正系数图选出。○6求对流传热系数及总传热系数，用所选板型的对流传热关联式，分别求出冷、热流体的对流传热系数，进而得出总传热系数。目前，国内外绝大多数的板式换热器生产厂家均以式Nuf=CRefnPrfm（在湍流条件下，通常用下面的关联式计算流体沿整个流程的平均对流传热系数af）形式表示其产品的对流换热特征。如流体粘度变化很大，则选用式Nuf=CRefnPrf1/3（uf/uw）0.14式中系数和各指数的范围为：C=0.15～0.4、n=0.65～0.85、m=0.3～0.45（Pr上的指数）、z=0.05～0.2（粘度修正项上的指数）或式Nuf=CRefnPrf10.41（Prf/Prw）0.14。使用以上三式时，应在公式的雷诺数Re与勃朗特数Pr的使用范围内才可以。得出两个对流传热系数后，由式K=（1/a1+Rs1+δ/λ+Rs2+1/a2)-1，(其中a1=Nu1·λ1/de------de为当量直径）求得总传热系数K。不锈钢板片的导热热阻Rs多半在0.5×10-4～0.6×10-4（m2·℃/W）范围内。○7求必需的换热面积，由换热方程式Q=KAΔtm求得必需的换热面积A。○8校核换热面积，与第4步的设定换热面积A作比较，如不一致，须改变流程或流道布置并重新作4～8步计算，直至一致为止。○9校核压降，有两个途径：一、传热计算完成之后，在考虑压降二、第4步确定流程后，先求出不超过允许压降的最大可能流速，在此值以内选取实际流速。允许压降常常成为板式换热器工程设计的制约因素。高效的设计应尽量用足允许压降。若无论怎么改换流程布置，也不能协调换热负荷、流量及允许压降之间的关系，便只能做出低效方案——低流速、低压降、低K值。倘若始终得不出满意的方案，则可考虑改换板型。校核型的方法和步骤○1由于两个出口温度均未知，故须假设其中一个出口温度，并由此根据热平衡方程式qm1cp1(t1＇-t1＂)=qm2cp2(t２＇-t2＂)求出另一个出口温度以及相应的换热量Q。○2根据给定的冷、热流体的流量及普通的布置形式求出流速及对流传热系数，进而得出总传热系数。○3求出平均温差○4求出在所设出口温度下的相应换热量Q=KAΔtm○5比较该换热量与第1步中求出的换热量，若不等，则须修正出口温度假设值，并重复以上步骤，直至两个换热量相等为止。○6校核压降值二、ε-NTU方法ε-NTU方法是进行换热器工程设计计算的又一种有效手段。它尤其适用于校核计算1)由热平衡方程式求出未知温度或未知流量，同时得出换热量Q。2)由定义式ε1=（t1´-t1）/（t1´-t2´）或ε2=（t2-t2´）/（t1´-t2´）=γ1ε1及式γ1=C1/C2或γ2=C2/C1=1/γ1求得温度效率ε和热容量比γ。3)初步选取板间流速，并根据流量与许用压降安排通道布置。4)求出相应对流传热系数及总传热系数。5)查与所选通道布置相对应的ε-NTU线图或者计算式，得到NTU值。如果找不到完全对应的线图，可用与之相近的组合方式的关系式或线图代替，当然也可以用数值计算得出精确解。6)由NTU定义式（NTU)1=KA/C1或（NTU)2=KA/C2=γ1(NTU)1就可求出需要的换热面积A。7)与所选通道布置对应的面积比较，若不一致，须改变布置方案，重复第3步～第7步，直至两者吻合未知。8)检验最后取得的流速是否在允许压降范围以内。