板式换热器选型及计算方法
板式换热器是一种常用的换热设备,广泛应用于石油、化工、制药、食品、电力等行业。板式换热器的选型和计算方法是关键的步骤,直接影响到换热器的性能和经济效益。本文将详细介绍板式换热器的选型和计算方法,旨在帮助工程师和技术人员更好地理解和应用板式换热器。
一、板式换热器的计算方法
板式换热器的计算是一个复杂的过程,目前流行的方法有对数平均温差法和 NTU 法。对数平均温差法是根据换热器的热负荷和压力降来计算换热器的尺寸和形状。NTU 法则是根据换热器的热交换效率和热交换面积来计算换热器的尺寸和形状。
在计算板式换热器时,需要考虑五个参数:
1. 总传热量(单位:kW)
2. 一次侧、二次侧的进出口温度
3. 一次侧、二次侧的允许压力降
4. 最高工作温度
5. 最大工作压力
这些参数的确定将直接影响到换热器的性能和经济效益。
二、热流量衡算式
热流量衡算式是描述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〕
在进展热衡算时,对有、无相变化的传热过程其表达式又有所区别。
对于无相变化传热过程:
Q = mh \* Cph \* (T1 - T2) = mc \* Cpc \* (t1 - t2)
对于有相变化传热过程:
Q = r \* D \* (T1 - T2) = r1 \* D1 \* (t1 - t2)
三、对数平均温差(LMTD)
对数平均温差是换热器传热的动力,对数平均温差的大小直接关系到换热器传热难易程度。在某些特殊情况下无法计算对数平均温差, 此时用算术平均温差代替对数平均温差。介质在逆流情况和在并流情况下的对数平均温差的计算方式是不同的。
逆流时:
F = dt / LMTD
并流时:
F = dt / (1 - e^(-LMTD))
四、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 ℃。
五、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,那么可能减少换热器的本钱,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 20-100 Pa 之间。
板式换热器的选型和计算方法是关键的步骤,需要考虑多种因素,包括热流量、对数平均温差、总传热系数、压力降等。在实际应用中,需要根据具体情况选择合适的计算方法和参数,确保换热器的性能和经济效益。