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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。
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
总传热系数
总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。
传热效率和传热单元数法
在传热计算中,传热速率方程和热流量衡算式将换热器和换热物流的各参数关联起来。当已知工艺物流的流量、进、出温度时,可根据前面介绍的方法,计算平均传热温差△tm及热流量Q,从而求得所需的传热面积A,此类问题即前面提及的设计型计算问题。
  然而,当给定两物流的流量、进口温度以及传热面积、传热系数K时,却难以采取解析方法直接确定两流体的出口温度。往往需采用试差方法求解。此类问题即前面所提及的操作型计算问题。对此,若采用1955年由凯斯和伦敦导出的传热效率及传热单元数法,则能避免试差而方便地求得其解。
本文来源:换热器