板式换热器选型计算
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板换换热器计算公式板换换热器是一种常见的换热设备,广泛应用于化工、石油、食品、医药等行业。
它通过板式换热器内部的板片将两种流体进行换热,达到升温或降温的目的。
在工程实际中,需要对板换换热器进行计算和设计,以确保其换热效果和运行安全。
本文将介绍板换换热器的计算公式及其应用。
一、板换换热器的热传导计算。
板换换热器的热传导计算是指在给定的工况下,计算板换换热器内部的传热系数和传热面积。
其计算公式如下:1.传热系数的计算。
板换换热器的传热系数可以通过Nusselt数计算得到,Nusselt数的计算公式为:Nu = hL/k。
其中,Nu为Nusselt数,h为传热系数,L为板片间距,k为传热介质的导热系数。
通过该公式可以计算出板换换热器内部的传热系数。
2.传热面积的计算。
传热面积的计算是指在给定的工况下,计算板换换热器内部的传热面积。
传热面积的计算公式为:A = Q/(UΔT)。
其中,A为传热面积,Q为换热量,U为总传热系数,ΔT为温度差。
通过该公式可以计算出板换换热器内部的传热面积。
二、板换换热器的压降计算。
板换换热器的压降计算是指在给定的工况下,计算板换换热器内部的流体压降。
其计算公式如下:ΔP = f(ρv^2/2)。
其中,ΔP为压降,f为摩擦阻力系数,ρ为流体密度,v为流速。
通过该公式可以计算出板换换热器内部的流体压降。
三、板换换热器的换热面积计算。
板换换热器的换热面积计算是指在给定的工况下,计算板换换热器内部的换热面积。
其计算公式如下:A = (mCpΔT)/(UΔTm)。
其中,A为换热面积,m为质量流量,Cp为比热容,ΔT为温度差,U为总传热系数。
通过该公式可以计算出板换换热器内部的换热面积。
四、板换换热器的换热器表面积计算。
板换换热器的换热器表面积计算是指在给定的工况下,计算板换换热器内部的换热器表面积。
其计算公式如下:A = (mCpΔT)/(UΔTm)。
其中,A为换热器表面积,m为质量流量,Cp为比热容,ΔT为温度差,U为总传热系数。
板式换热器例题1、换热器换热量的计算w t Gc Q 1046750)2065(4187360020000=-⨯⨯=∆= 2、外网进入热水供应用户的水流量s kg t c Q G /10)7095(418710467500=-=∆= 3、加热水的流通断面积换热器内水的流速取0.1~0.5m/s 。
加热水的平均温度为(95+70)/2=82.5℃,该温度下水的密度为970.2kg/m 3。
200206.02.9705.010m w G f r r r =⨯==ρ 4、被加热水的流通断面积换热器内水的流速取0.1~0.5m/s 。
被加热水的平均温度为(65+20)/2=42.5℃,该温度下水的密度为991.2kg/m 3。
201868.02.9913.0360020000m w G f l l l =⨯⨯==ρ 5、选型初选BR12型板式换热器,单片换热面积为0.12m 2/片,单通道流通断面积为0.72×10-3。
6、实际流速加热水流道数为281072.00206.03=⨯==-d r r f f n 被加热水流道数为261072.001868.03=⨯==-d l l f f n 取流道数为28。
加热水实际流速s m f n G w r d r r /5.02.9701072.0281030=⨯⨯⨯==-ρ 被加热水实际流速s m f n Gw l d l l /28.02.9911072.02856.53=⨯⨯⨯==-ρ 7、传热系数查图知传热系数为3600w/m 2.K 。
8、传热温差()()()()℃396595207065952070)()()()(11221122=-----=-----=∆In t t In t t t p ττττ 9、传热面积246.73936001046750m t K Q F p =⨯=∆= 10、需要的片数6212.046.7===d F F N 11、实际片数考虑一个富裕量。
板式换热器的计算方法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。
以下五个参数在板式换热器的选型计算中是必须的:总传热量(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在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Q=Mh*Cph(T1-T2)=Mc*Cpc(t1-t2)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);(水蒸气的比热容跟水的比热容一样)T1,t1 ------热、冷流体的进口温度,K;T2,t2------热、冷流体的出口温度,K。
(注:比热:何物质当加进热量,它的温度会升高。
但相同质量的不同物质,升高同样温度时,其所加进的热量是不一样的。
为相互比较,把l kg水温度升高1 ℃所需的热量定为4.19kJ。
以此作为标准,其它物质所需的热量与它的比值,称为比热。
如l kg水温度升高l℃需4.19kJ,则比热值为4.19kJ(kg•℃),而l kg铜温度升高l ℃只需0.39kJ,则铜的比热为0.39kJ(kg•℃)。
板式换热器选型1. 引言板式换热器是一种常用的热交换设备,广泛应用于化工、石油、电力、制药等行业。
在选型板式换热器时,需要考虑多个因素,如流体性质、流量、压力损失、换热面积和材料选择等。
本文将介绍板式换热器选型的主要考虑因素和一般步骤。
2. 流体性质在板式换热器选型过程中,首先需要了解流体的性质,包括温度、压力、粘度、导热系数等。
这些参数将决定换热器的尺寸和换热效果。
通常,流体的物性参数可以通过实验或文献查阅来获取。
3. 流量和温度差在确定了流体性质后,下一步是确定流体的流量和所需的温度差。
流量通常由生产工艺和换热要求决定。
温度差则取决于流体的入口温度和出口温度之间的差值。
这些参数将对换热器的效率和尺寸有重要影响。
4. 压力损失在板式换热器中,流体在流动过程中会产生压力损失。
这是因为换热器内部的板片和流道会阻碍流体的流动。
为了保持合理的流体压力,需要确定所能容忍的最大压力损失。
在选型时,需要比较不同换热器的压力损失值,选择最合适的。
5. 换热面积换热面积是板式换热器的重要参数,决定了换热器的换热效果。
面积越大,换热效果越好,但也会增加成本和尺寸。
在选型过程中,需要考虑流体流量、温度差和换热要求,确定适当的换热面积。
6. 材料选择在板式换热器选型中,材料选择是一个关键因素。
不同的流体对材料的要求不同,如耐腐蚀性、耐磨性、耐高温性等。
同时,还需要考虑材料的成本和可供性。
选择适合的材料可以提高换热器的使用寿命和性能。
7. 选型步骤综合考虑以上因素,板式换热器的选型步骤如下: - 确定流体的性质和流量 - 计算所需的温度差和压力损失 - 根据流体性质和换热要求选择合适的材料 - 根据面积要求选择合适的换热器尺寸 - 比较不同型号的换热器,选择最佳选型8. 结论通过对板式换热器选型的介绍,我们了解到了选型时需要考虑的主要因素和一般步骤。
在实际应用中,还需要结合具体的工艺要求和经济条件进行综合考虑,以选择最合适的板式换热器型号。
板式换热器的计算方法一、换热面积的计算1.换热面积的计算公式:换热面积=换热量/换热系数其中,换热量为所需换热量,换热系数为换热器材料和传热介质的传热系数,需要通过实验或经验公式来确定。
2.单个换热板的换热面积的计算:单个换热板的换热面积=换热面积/换热板数量根据所需的换热面积和换热板的数量,可以得到单个换热板的换热面积。
二、传热系数的计算传热系数是指单位时间内单位面积上的换热量与温差之比,计算传热系数是为了确定换热器的换热效率。
1.平均传热系数的计算公式:平均传热系数=1/(1/内部传热系数+Σ(厚度/导热系数)+1/外部传热系数)其中,内部传热系数和外部传热系数可以通过换热器的材料和实验数据来确定,厚度和导热系数可以通过板式换热器的设计参数来确定。
2.内部传热系数的计算:内部传热系数=0.023*(流体的物性参数)^0.8*(流体的雷诺数)^0.8/(流体的普朗特数)^0.4内部传热系数与流体的物性参数、雷诺数和普朗特数有关,需要通过实验数据或经验公式来计算。
三、流体参数的计算流体参数主要包括流体的物性参数、雷诺数和普朗特数。
1.流体的物性参数的计算:流体的物性参数包括密度、粘度、比热容等,可以通过流体的温度、压力和化学成分来确定,也可以通过实验测定得到。
2.雷诺数的计算:雷诺数是流体流动的一种无量纲数,表示流体内部动力和惯性力的比值,计算公式为:雷诺数=流体的密度*流体的流速*物体的特征尺寸/流体的粘度可以通过流体的物性参数和流动条件来计算雷诺数。
3.普朗特数的计算:普朗特数是流体流动的一种无量纲数,表示动力和传热之间的比值,计算公式为:普朗特数=流体的动力粘度/流体的热传导系数可以通过流体的物性参数来计算普朗特数。
以上就是板式换热器的计算方法。
在实际应用中,需结合具体的工艺要求和换热条件来确定换热面积、传热系数和流体参数等计算参数,以确保换热器的工作效率和稳定性。
板式换热器选型计算书目录1、目录 12、选型公式 23、选型实例一(水-水) 34、选型实例二(汽-水) 45、选型实例三(油-水) 56、选型实例四(麦芽汁-水) 67、附表一(空调采暖,水-水)78、附表二(空调采暖,汽-水)89、附表三(卫生热水,水-水)910、附表四(卫生热水,汽-水)1011、附表五(散热片采暖,水-水)1112、附表六(散热片采暖,汽-水)12板式换热器选型计算1、选型公式a 、热负荷计算公式:Q=cm Δt 其中:Q=热负荷(kcal/h )、c —介质比热(Kcal/ 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1.0 Kcal/ Kg.℃b 、换热面积计算公式:A=Q/K.Δt m其中:A —换热面积(m 2)、K —传热系数(Kcal/ m 2.℃) Δt m —对数平均温差注: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)Δt max -Δt min T1Δt maxΔt minΔt max 为(T1-T2’)和(T1’-T2)之较大值Δt min 为(T1-T2’)和(T1’-T2)之较小值 T2’ T1’c 、板间流速计算公式:T2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2、板式换热器整机技术参数表: 计压力1.0Mpa 、垫片材质EPDM 、总换热面积为9 m 2 板式换热器。
注:以上选型计算方法适用于本公司生产的板式换热器。
选型实例一(卫生热水用:水-水)LnΔt m =1、使用参数一次水进水温度:90℃一次水流量:50m3/h一次水出水温度:70℃二次水进水温度:10℃二次水流量:20m3/h二次水出水温度:60℃2、热负荷Q=cmΔt=1×50×1000×(90-70)=1,000,000Kcal/h3、初选换热面积平均温差Δtm=(70-10)-(90-60)/ ln(70-10)/(90-60)=43.3℃传热系数取K=3000K cal/h·℃面积A=Q/K.Δtm=1,000,000/3000×43.3=7.7m2取设计余量17%(如介质比较洁净不易结垢,设计余量可偏小些。
板式换热器的计算方法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。
以下五个参数在板式换热器的选型计算中是必须的:总传热量(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* A3 F7 y& G7 S+ Q T2 =热侧出口温度 3 s' _% s5 s. T" DO q4 b t1 =冷侧进口温度& L8 ~: |; B: t2 M2 w$ z t2=冷侧出口温度热负荷热流量衡算式反映两流体在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:0 B N/ I" A+ m0 z' H9 ~ (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 ;# Q/ p3 p: 14 ~0 N' I) Wmh,mc-----热、冷流体的质量流量,kg/s;+ Z: 19 b- h9 h" r3 P) {/ ACph,Cpc ----- 热、冷流体的比定压热容,kJ/(kg • K); 6 L8 t6 b3 o& m/ nT1,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:& w3 v) j4 I4 R一侧有相变化 1 Y# e$ B6 c& z% C3 W- W* J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。
板式换热器换热面积计算公式板式换热器是一种常见的热交换设备,被广泛应用于各个领域。
它的设计和选型过程中,换热面积的计算是十分重要的一部分。
换热面积的计算公式如下:A = Q / (U ΔTm)其中,A代表换热面积;Q代表热量传递速率;U代表总传热系数;ΔTm代表平均温差。
首先,我们来了解一下换热器的作用原理。
换热器的主要功能是实现两个流体之间的热量交换,以使一个流体的温度升高或降低,而另一个流体的温度相应地降低或升高。
通过这种热量交换,可以实现能量的有效利用,提高能源利用效率。
在换热器设计中,换热面积的计算是非常重要的。
换热面积的大小直接影响到换热效果和设备的投资成本。
如果换热面积过小,可能导致热量传递不充分,影响换热效果;如果换热面积过大,则会增加设备的体积和成本。
因此,正确计算换热面积是确保换热器性能达到设计要求的关键。
换热面积的计算公式中,Q代表热量传递速率,通常使用Q= m × Cp × ΔT的公式计算,其中m代表流体的质量流量,Cp代表流体的定压热容量,ΔT代表流体的温度差。
这个公式的原理是根据热量传递的基本方程进行推导得出的。
U代表总传热系数,是指换热器表面与流体之间传热能力的总和。
它包括了传热介质的导热能力、传热表面的传热系数以及换热器的换热方式等因素。
根据具体的应用场景和设计要求,可以通过经验公式、理论计算或实验测试等方法来确定总传热系数。
ΔTm代表平均温差,是指两个流体之间的温度差的平均值。
在实际应用中,由于流体在换热过程中温度的变化是不均匀的,因此需要计算平均温差。
可以通过对进出口温度的测量和计算来求得平均温差。
在进行换热面积计算时,需要注意一些关键的参数:流体的流速、流体的物理性质、换热器的传热方式、设备的压降要求等。
这些参数会直接影响到换热面积的计算结果。
因此,在进行换热面积计算之前,需要对这些参数进行准确的测量和分析,以确保计算结果的准确性。
此外,在进行换热面积计算时,还需要考虑换热器的型号、材料、结构等因素。
序号12、符号名称单位热侧冷侧ρ密度kg/m³ρh ρcCp 定压比热kJ/kg·℃Cph Cpcλ导热系数W/m·℃λh λc v 运动粘度㎡/s Vh Vc Pr 普朗特数Prh Prc345678拟定初值的办法有两种,即当流程法和不等流程法,其判别条件如下:V1/V2<2时采用等流程法;V1/V2≥2时采用不等流程法。
1)等流程法:先假设热侧流速Wb或冷侧流速Wc中任意一个值,再由VhWc=VcWh计算出另一个值。
对水--水换热介质,一般W取0.2~0.6m/s2)不等流程法:设Z=V1/V2≥2,先假定Wh和Wc中的任一个值,再按一下二式中的一个计算出另一个值WcVh=ZVcWh(当Vh>Vc时)ZWcVh=VcWh(当Vh<Vc时)计算对数平均温度(1)对流量大允许压力降小的情况应选用阻力小的板型,反之,选用阻力大的板型;(2)根据流体压力和温度情况选用可拆卸式或电焊式;(3)不宜选用单板面积太小的板片,以免板片数量过多,板间流速偏小,降低传热系数。
估算传热面积F'(㎡)F'=Q'/K'∆tm选择板型选择台数(1)大中型换热站可选2~3台最多不超过4台(2)选2台时,其每台的热负荷Q=0.6~0.7Q'选3台时,Q=0.4~0.5Q'拟定板间流速初值式中:μ---运动粘度,kg·s/㎡g----重力加速度,m/s²∆tm=(∆大-∆小)/㏑(∆大/∆小)℃当∆大≈∆小时。
可用算术平均温差代替,即∆tn=(∆大+∆小)/2℃计算热负荷Q=Vh·ρh·Cph(θ1-θ2)=Vc·ρc·Cpc(t1-t2)计算项目计算方法物性参数查处冷热流体平均温度的物性参数若Pr查不到,按Pr=3600Cpμg/λ计算设计条件冷热流体的有关参数;体积流量m³/h;进口温度℃;出口温度℃;允许压力降MPa9 10 11 1213 14 1516 17计算实际换热面积F(㎡)F=(2N·n-1)f计算冷热侧压降∆P'c,∆P'h∆P=EuρW2Nx10-6,MPaEu=bRe d考虑积垢对阻力的影响,乘以1.2系数则:∆Pc=1.2∆Pc'∆Ph=1.2∆Ph'计算传热系数K K=(1/αc+1/αh+Rρ+R fc+R fh)-1计算冷热介质的单程流道数n=V/3600SW计算流程数N N=(Fm/f-1)/2n法,其判别条件如下:V1/V2<2时采用等流程法;V1/V2≥2时采用不等流程法。
换热器选型计算
1. 工艺条件:确定换热器的工艺条件,包括流体的进出口温度、流量、压力等。
这些参数将影响换热器的类型、尺寸和材料选择。
2. 热负荷计算:计算换热器的热负荷,即需要传递的热量。
这可以通过能量平衡方程或热传递方程来确定。
3. 换热器类型选择:根据工艺条件和热负荷,选择适合的换热器类型,如管壳式换热器、板式换热器、螺旋板式换热器等。
不同类型的换热器具有不同的传热特性和适用范围。
4. 传热系数计算:根据换热器的类型和流体的物理性质,计算传热系数。
传热系数是衡量换热器换热性能的重要参数。
5. 对数平均温差(LMTD)计算:计算流体在换热器中的对数平均温差。
LMTD 是换热的驱动力,它影响换热器的换热效率。
6. 换热面积计算:根据热负荷、传热系数和 LMTD,计算所需的换热面积。
换热面积是选择换热器尺寸的关键因素之一。
7. 压降计算:计算流体在换热器内的压降,以确保在设计流量下的可接受压降范围内。
8. 材料选择:根据流体的腐蚀性、温度和压力等因素,选择适合的换热器材料,以确保设备的耐腐蚀性和可靠性。
9. 设备布局和尺寸:根据换热面积和换热器类型,确定换热器的设备布局和尺寸。
10. 设计验证和优化:进行设计验证,检查换热器是否满足工艺要求和性能指标。
如有需要,进行优化以提高换热效率或降低成本。
需要注意的是,换热器选型计算是一个复杂的过程,可能需要借助专业的工程软件和工具来进行。
此外,还应考虑安全因素、维护要求和可操作性等因素。
最好由经验丰富的工程师或技术团队来进行换热器的选型计算,以确保设备的性能和可靠性。
板式换热器选型与计算方法板式换热器的选型与计算方法板式换热器的计算方法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。
以下五个参数在板式换热器的选型计算中是必须的:总传热量(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在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。
板式换热器选型计算板式换热器是一种高效紧凑型热交换设备,它具有传热效率高、阻力损失小、结构紧凑、拆装方便、操作灵活等优点,目前广泛应用于冶金、机械、电力、石油、化工、制药、纺织、造纸、食品、城镇小区集中供热等各个行业和领域,因此掌握板式换热器的选型计算对每个工程设计人员都是非常重要的。
目前板式换热器的选型计算一般分为手工简易算法、手工标准算法及计算机算法三种,以下就三种算法的特点进行简要的说明。
一、手工简易算法计算公式:F=Wq/(K*△T)式中 F —换热面积 m2Wq—换热量 WK —传热系数W/m2·℃△T—平均对数温差℃根据选定换热系统的有关参数,计算换热量、平均对数温差,设定传热系数,求出换热面积。
选定换热器型号,计算板间流速,通过广州迅标提供的传热特性曲线及流阻特性曲线,查出实际传热系数及压降。
若实际传热系数小于设定传热系数,则应降低设定传热系数,重新计算。
若实际传热系数大于设定传热系数,而实际压降大于设定压降,则应进一步降低设定传热系数,增大换热面积,重新计算。
经过反复校核,直到计算结果满足换热系统的要求,最终确定换热器型号及换热面积大小。
这种算法的优点是计算简单,步骤少,时间短;缺点是结果不准确,应用范围窄。
造成结果不准确的原因主要是样本所提供的传热特性曲线及流阻特性曲线是一定工况条件下的曲线,而设计工况可能与之不符。
此外样本所提供的传热特性曲线及流阻特性曲线仅为水―水换热系统,在使用中有很大的局限性。
以下给出低温冷却水及40℃热水两套换热系统实例加以说明采用手工简易算法得出的计算结果与实测结果的差别:B150S F=36m2 广州迅标通用设备有限公司B50S F=5m2 广州迅标通用设备有限公司二、手工标准算法计算方法与步骤(一)工艺条件热介质进出口温度℃Th1 Th2流量 m3/h Qh压力损失(允许值)MPa △Ph冷介质进出口温度℃ Tc1 Tc2流量 m3/h Qc压力损失(允许值)MPa △P c(二)物性参数物性温度℃ Th=(Th1+Th2)/2 Tc=(Tc1+Tc2)/2介质重度 Kg/m3 γhγc 介质比热KJ/kg·℃ Cph Cpc导热系数W/m·℃λhλc运动粘度 m2/s νhνc普朗特数 Prh Prc (三)平均对数温差(逆流)△T=((Th1-Tc2)-(Th2-Tc1))/ln((Th1-Tc2)/(Th2-Tc1))或△T=((Th1-Tc2)+(Th2-Tc1))/2 (分子等于零)(四)计算换热量Wq=Qh*γh*Cph*(Th1-Th2)=Qc*γc*Cpc*(Tc2-Tc1) W (五)设备选型根据样本提供的型号结合流量定型号,主要依据于角孔流速。
板式换热器简易计算表1.换热面积计算:换热面积是板式换热器的重要参数,用于决定换热效果和换热器的尺寸。
其计算公式为:A = Q / (U × ΔTlm)其中,A为换热面积,单位为平方米;Q为热量传递率,单位为千瓦;U为整体传热系数,单位为千瓦/平方米·摄氏度;ΔTlm为对数平均温差,单位为摄氏度。
2.弹性计算:在实际操作中,常常需要进行弯曲或挤压板式换热器的弹性计算。
弹性计算可以通过以下步骤进行:(1)计算换热器的最大应力:σ=M×y/I其中,σ为最大应力,单位为帕斯卡;M为挤压力矩,单位为牛顿·米;y为换热器的远离中心轴的最大距离,单位为米;I为惯性矩,单位为米的四次方。
(2)计算挤压压力:P=σ×A其中,P为挤压压力,单位为牛顿;A为换热器截面的面积,单位为平方米。
(3)判断换热器的弹性:比较挤压压力和材料的临界弹性极限,若挤压压力小于临界弹性极限,则换热器满足弹性要求。
3.流体流量计算:在设计和运行板式换热器时,需要正确计算流体的流量。
流体流量的计算公式如下:m=ρ×v×A其中,m为流体的质量流量,单位为千克/秒;ρ为流体的密度,单位为千克/立方米;v为流体的速度,单位为米/秒;A为流体的横截面积,单位为平方米。
4.热传导计算:Q=k×A×ΔT/d其中,Q为热量,单位为千焦耳;k为热导率,单位为千焦耳/米·秒·摄氏度;A为传热面积,单位为平方米;ΔT为温差,单位为摄氏度;d为传热距离,单位为米。
以上是板式换热器的简易计算表,供参考使用。
但是需要注意的是,实际应用中,还需要考虑更多的因素,例如流体的参数、换热器的材料、温度差等,以获得准确的计算结果。
因此,在实际工程中,建议结合具体条件进行更详细和准确的计算。
选型设计原则及方法1、板式换热器选型设计原则为某一工艺过程选型设计板式换热器时,要考虑其设计压力、设计温度、介质特性和经济性等因素。
(1)单板面积的选择单板面积过小、则板片数目多,占地面积大,阻力降减少;反之,单板面积过大,则板片数目少,占地面积小,阻力降增大,但是难以保证适当的板间流速。
因此,一般单板面积可按角孔流速为6m/s左右考虑。
(2)板间流速的选取流体在板间的流速,影响换热性能和压力降。
流速高,换热系数高,阻力降也增大;反之,则相反。
一般取板间流速为0.2-0.8m/s,且尽量使两种流体板间速度一致。
流速小于0.2m/s时,流体达不到揣流状态,且会形成较大的死角区;流速过高会导致阻力降剧增,气体板间流速一般不大于10m/s。
(3)流程的确定两侧流体的流量大致一致时,应尽量按等程布置;当两侧流体的流量相差较大时,则流量小的一侧按多流程布置或采用不等截面通道的板式换热器。
另外,当某一介质的温升或温降幅度较大时,也可采用多流程。
有相变发生的一侧一般均为单流程,且接口方式为上进下出。
在多程换热器中,一般对同一流体在各流程中应采用的流道数。
换热器压降修正系数,单流程时取1.2~1.4,2~3流程取1.8~2.0,4~5流道取2.6~2.8。
(4)流向的选取单相换热时,逆流具有最大的平均温差,一般在板式换热器的设计中要尽可能把流体布置为逆流。
两侧流体为等流程时,为逆流;当两侧流体为不等流程时,顺流与逆流交替出现,平均温差要小于纯逆流时。
2、板式换热器的选型计算方法:(1)换热器选型计算公式:Q=K·F·△tm式中:Q——热流量(W)△tm——对数平均温差(℃)F——传热面积(m2)板式换热器在实际运行中,由于污垢、水流不均等情况影响,需在上式中引入修正系数ß(一般取0.7~0.9),因此,实际使用时,上式为:Q=ß·K·F·△t(2)估算法可按下面估算:当板间流速为0.3~0.7m/s时水(汽)——水K=3000~7000;水(汽)——油K=400~1000油——油K=175~400补充一点,供各位讨论:(1)单板面积的选择一般板式换热器选择首先是按流速确定角孔直径,角孔处流速一般控制在6m/s,当板片角孔确定后,板片的系列就能确定了。
板式换热器选型计算
板式换热器是一种高效紧凑型热交换设备,它具有传热效率高、阻力损失小、结构紧凑、拆装方便、操作灵活等优点,目前广泛应用于冶金、机械、电力、石油、化工、制药、纺织、造纸、食品、城镇小区集中供热等各个行业和领域,因此掌握板式换热器的选型计算对每个工程设计人员都是非常重要的。
目前板式换热器的选型计算一般分为手工简易算法、手工标准算法及计算机算法三种,以下就三种算法的特点进行简要的说明。
一、手工简易算法
计算公式:F=Wq/(K*△T)
式中F —换热面积m2
Wq—换热量W
K —传热系数W/m2·℃
△T—平均对数温差℃
根据选定换热系统的有关参数,计算换热量、平均对数温差,设定传热系数,求出换热面积。
选定厂家及换热器型号,计算板间流速,通过厂家样本提供的传热特性曲线及流阻特性曲线,查出实际传热系数及压降。
若实际传热系数小于设定传热系数,则应降低设定传热系数,重新计算。
若实际传热系数大于设定传热系数,而实际压降大于设定压降,则应进一步降低设定传热系数,增大换热面积,重新计算。
经过反复校核,直到计算结果满足换热系统的要求,最终确定换热器型号及换热面积大小。
这种算法的优点是计算简单,步骤少,时间短;缺点是结果不准确,应用范围窄。
造成结果不准确的原因主要是样本所提供的传热特性曲线及流阻特性曲线是一定工况条件下的曲线,而设计工况可能与之不符。
此外样本所提供的传热特性曲线及流阻特性曲线仅为水―水换热系统,在使用中有很大的局限性。
热介质
进出口温度℃Th1 Th2
流量m3/h Qh
压力损失(允许值)MPa △Ph
冷介质
进出口温度℃Tc1 Tc2
流量m3/h Qc
压力损失(允许值)MPa △Pc
(二)物性参数
物性温度℃Th=(Th1+Th2)/2 Tc=(Tc1+Tc2)/2
介质重度Kg/m3γh γc
介质比热KJ/kg·℃Cph Cpc
导热系数W/m·℃λh λc
运动粘度m2/s νh νc
普朗特数Prh Prc
(三)平均对数温差(逆流)
△T=((Th1-Tc2)-(Th2-Tc1))/ln((Th1-Tc2)/(Th2-Tc1))
或△T=((Th1-Tc2)+(Th2-Tc1))/2 (分子等于零)
(四)计算换热量
Wq=Qh*γh*Cph*(Th1-Th2)=Qc*γc*Cpc*(Tc2-Tc1) W
(五)设备选型
根据样本提供的型号结合流量定型号,主要依据于角孔流速。
即:
Wl=4*Q/(3600*π*D2) ≤3.5~4.5m/s Wl—角孔流速m/s
Q —介质流量m3/h
D —角孔直径m
(六)定型设备参数(样本提供)
单板换热面积s m2
单通道横截面积 f m2
板片间距l m
平均当量直径de m (d≈2*l)
传热准则方程式Nu=a*Re b*Pr m
压降准则方程式Eu=x*Re y
Nu—努塞尔数Eu—欧拉数
a.b.x.y—板形有关参数、指数
Re—雷诺数
Pr—普朗特数
m —指数热介质m=0.3 冷介质m=0.4(七)拟定板间流速初值Wh 或Wc
Wc=Wh*Qc/Qh (纯逆流时)
W取0.1~0.4m/s
(八)计算雷诺数
Re=W*de/ν
W —计算流速m/s
de—当量直径m
ν—运动粘度m2/s
(九)计算努塞尔数
Nu=a*Re b*Pr m
(十)计算放热系数
α=Nu*λ/de
α—放热系数W/m2·℃
λ—导热系数W/m·℃
分别得出αh、αc热冷介质放热系数(十一)计算传热系数
K=1/(1/αh+1/αc+r p+r h+r c) W/m2·℃
r p—板片热阻0.0000459m2·℃/W
r h—热介质污垢热阻0.0000172~0.0000258m2·℃/W r c—冷介质污垢热阻0.0000258~0.0000602m2·℃/W (十二)计算理论换热面积
Fm=Wq/(K*△T)
(十三)计算换热器单组程流道数
n=Q/(3600*f*W) (圆整为整数)
Q—流量m3/h
f—单通道横截面积m2
W—板间流速m/s
(十四)计算换热器程数
N=(Fm/s+1)/(2*n) N为≥1的整数
s—单板换热面积m2
(十五)计算实际换热面积
F=(2*N*n-1)*s (纯逆流)
(十六)计算欧拉数
Eu=x*Re y
(十七)计算压力损失
△P=Eu*γ*W2*N*10-6 MPa
γ—介质重度Kg/m3
W—板间流速m/s
N—换热器程数
选定厂家,根据角孔流速确定换热器型号,从手册查出在设计工况下冷、热介质的各种物理参数,根据厂家样本提供的传热经验公式及流阻经验公式,初步设定流体的板间流速,求出雷诺数,经计算得出传热系数及压力损失,在实际换热面积不小于理论换热面积的前提下,若压力损失大于许用值,则应进一步降低初定的板间流速,重新计算。
经过反复校核,直到计算结果满足换热系统的要求,最终确定换热器型号及换热面积大小。
这种算法的优点是计算结果准确,应用范围广;缺点是计算复杂,步骤多,时间长。
三、计算机算法
利用计算机进行板式换热器选型计算,充分发挥了计算机运算速度快的特长,一个计算在微机上几秒钟内就能完成,且结果的准确性是手算难以达到的。
板换厂家选型计算软件中存贮了计算所需的不同水温时水的各种物理参数及板式换热器定型设备的所有参数,设计人员在计算机上进行计算时只需输入工艺条件(如水量、水温、压
从计算结果可以看出,舒瑞普公司在计算中采用温度设定值不变,通过调整污垢系数,改变传热系数来满足传热方程F=Wq/(K*△T)。
北京华海换热器厂在计算中采用污垢系数设定值不变,通过调整冷冻水出口温度,改变平均对数温差及传热系数来满足传热方程F=Wq/(K*△T)。
换热面积的确定在多数情况下取决于设计工况的压力损失设定值。
北京华海换热器厂通过增加板片数量使流道数增加、降低板间流速来满足设计工况对压力损失的要求。
舒瑞普公司不仅可以通过增加板片数量来降低压力损失,而且在板片数量不变的前提下通过改变板片的组合也能在一定范围内降低压力损失,这主要依赖于舒瑞普公司先进的板片设计,它使得舒瑞普公司所选用的板式换热器跟设计工况比较接近,
而且换热面积取值较小。
北京华海换热器厂选型计算结果的主要特点是与实际工况比较接近,它会在自控要求很高的换热系统中,为正确选择自控阀提供较为准确的数据。
板式换热器不同于其它设备的最显箸特点是它的非标准化,每个设备厂的模具都是自行开发的,各有各的特点。
因此同一换热系统的板式换热器面积大小会因设备厂家的不同而发生变化,这一点设计人员因在设计说明中加以提醒,否则业主在板式换热器面积不变的前提下更换设备厂家,将会产生异想不到的后果。
(1)求热负荷Q
Q=G.ρ.CP.Δt
(2)求冷热流体进出口温度
t2=t1+ Q /G .ρ.CP
(3)冷热流体流量
G= Q / ρ.CP .(t2-t1
(4)求平均温度差Δtm
Δtm=(T1-t2)-(T2-t1)/In(T1-t2)/(T2-t1)或Δtm=(T1-t2)+(T2-t1)/2
(5)选择板型
若所有的板型选择完,则进行结果分析。
(6)由K值范围,计算板片数范围Nmin,Nmax
Nmin = Q / Kmax .Δtm .F P .β
Nmax = Q / Kmin .Δtm .F P .β
(7)取板片数N(Nmin≤N≤Nmax )
若N已达Nmax,做(5)。
(8)取N的流程组合形式,若组合形式取完则做(7)。
(9)求Re,Nu
Re = W .de / ν
Nu =a1.Re a2.Pr a3
(10)求a,K传热面积F
a = Nu .λ/ de
K= 1 / 1/ah+1/ ac+γc+γc+δ/λ0 F= Q /K .Δtm .β
(11)由传热面积F求所需板片数NNNN= F/ Fp+ 2
(12)若N<NN,做(8)。
(13)求压降Δp
Eu = a4.Rea5
Δp = Eu .ρ.W2.ф
(14) 若Δp>Δ允,做(8);
若Δp≤Δ允,记录结果,做(8)。
注: 1.(1)、(2)、(3)根据已知条件的情况进行计算。
2.当T1-t2=T2-t1时采用Δtm = (T1-t2)+(T2-t1)/2
3.修正系数β一般0.7~0.9。
4.压降修正系数ф,单流程ф度=1~1.2 ,二流程、三流程ф=1.8~2.0,四流程ф=2.6~2.8。
5.a1、a2、a3、a4、a5为常系数。
选型计算各公式符号的意义及单位。