板式換熱器的計算方法 板式換熱器的計算是一個比較復(fù)雜的過程,目前比較流行的方法是對數(shù)平均溫差法和NTU法。在計算機(jī)沒有普及的時候,各個廠家大多采用計算參數(shù)近似估算和流速-總傳熱系數(shù)曲線估算方法。目前,越來越多的廠家采用計算機(jī)計算,這樣,板式換熱器的工藝計算變得快捷、方便、準(zhǔn)確。以下簡要說明無相變時板式換熱器的一般計算方法,該方法是以傳熱和壓降準(zhǔn)則關(guān)聯(lián)式為基礎(chǔ)的設(shè)計計算方法。 以下五個參數(shù)在板式換熱器的選型計算中是必須的: 總傳熱量(單位:kW). 一次側(cè)、二次側(cè)的進(jìn)出口溫度 一次側(cè)、二次側(cè)的允許壓力降 zui高工作溫度 zui大工作壓力 如果已知傳熱介質(zhì)的流量,比熱容以及進(jìn)出口的溫度差,總傳熱量即可計算得出。 溫度 T1 = 熱側(cè)進(jìn)口溫度 T2 = 熱側(cè)出口溫度 t1 = 冷側(cè)進(jìn)口溫度 t2= 冷側(cè)出口溫度 熱負(fù)荷 熱流量衡算式反映兩流體在換熱過程中溫度變化的相互關(guān)系,在換熱器保溫良好,無熱損失的情況下,對于穩(wěn)態(tài)傳熱過程,其熱流量衡算關(guān)系為: (熱流體放出的熱流量)=(冷流體吸收的熱流量) 在進(jìn)行熱衡算時,對有、無相變化的傳熱過程其表達(dá)式又有所區(qū)別。 (1) 無相變化傳熱過程 式中 Q----冷流體吸收或熱流體放出的熱流量,W; mh,mc-----熱、冷流體的質(zhì)量流量,kg/s; Cph,Cpc------熱、冷流體的比定壓熱容,kJ/(kg·K); T1,t1 ------熱、冷流體的進(jìn)口溫度,K; T2,t2------熱、冷流體的出口溫度,K。 ?。?)有相變化傳熱過程 兩物流在換熱過程中,其中一側(cè)物流發(fā)生相變化,如蒸汽冷凝或液體沸騰,其熱流量衡算式為: 一側(cè)有相變化 兩側(cè)物流均發(fā)生相變化 ,如一側(cè)冷凝另一側(cè)沸騰的傳熱過程 式中 r,r1,r2--------物流相變熱,J/kg; D,D1,D2--------相變物流量,kg/s。 對于過冷或過熱物流發(fā)生相變時的熱流量衡算,則應(yīng)按以上方法分段進(jìn)行加和計算。 對數(shù)平均溫差(LMTD) 對數(shù)平均溫差是換熱器傳熱的動力,對數(shù)平均溫差的大小直接關(guān)系到換熱器傳熱難易程度.在某些特殊情況下無法計算對數(shù)平均溫差,此時用算術(shù)平均溫差代替對數(shù)平均溫差,介質(zhì)在逆流情況和在并流情況下的對數(shù)平均溫差的計算方式是不同的。 在一些特殊情況下,用算術(shù)平均溫差代替對數(shù)平均溫差。 逆流時: 并流時: 熱長(F) 熱長和一側(cè)的溫度差和對數(shù)平均溫差相關(guān)聯(lián)。 F = dt/LMTD 以下四個介質(zhì)的物理性質(zhì)影響的傳熱 密度、粘度、比熱容、導(dǎo)熱系數(shù) 總傳熱系數(shù) 總傳熱系數(shù)是用來衡量換熱器傳熱阻力的一個參數(shù)。傳熱阻力主要是由傳熱板片材料和厚度、污垢和流體本身等因素構(gòu)成。單位:W/m2 ℃ or kcal/h,m2 ℃. 壓力降 壓力降直接影響到板式換熱器的大小,如果有較大的允許壓力降,則可能減少換熱器的成本,但會損失泵的功率,增加運(yùn)行費(fèi)用。一般情況下,在水水換熱情況下,允許壓力降一般在20-100KPa是可以解接受的。 污垢系數(shù) 和管殼式換熱器相比,板式換熱器中水的流動是處于高湍流狀態(tài),同一種介質(zhì)的相對于板式換熱器的污垢系數(shù)要小的多。在無法確定水的污垢系數(shù)的情況下,在計算時可以保留10%的富裕量。 計算方法 熱負(fù)荷可以用下式表示: Q = m · cp · dt Q = k · A · LMTD Q = 熱負(fù)荷 (kW) m = 質(zhì)量流速 (kg/s) cp = 比熱 (kJ/kg ℃) dt = 介質(zhì)的進(jìn)出口溫度差 (℃) k = 總傳熱系數(shù) (W/m2 ℃) A = 傳熱面積 (m2) LMTD = 對數(shù)平均溫差 總的傳熱系數(shù)用下式計算: 其中: k=總傳熱系數(shù)(W/m2 ℃) α1 = 一次測的換熱系數(shù)(W/m2 ℃) α2 = 一次測的換熱系數(shù)(W/m2 ℃) δ=傳熱板片的厚度(m) λ=板片的導(dǎo)熱系數(shù) (W/m ℃) R1、R2分別是兩側(cè)的污垢系數(shù) (m2 ℃/W) α1、α2可以用努賽爾準(zhǔn)則式求得。 |