板式换热器计算

时间:2025-02-12 17:13:11 主机游戏

板式换热器的计算主要包括热负荷计算、换热面积计算和板间流速计算。以下是详细的计算步骤和公式:

热负荷计算

公式:$Q = cm\Delta t$

其中:

$Q$:热负荷(kcal/h)

$c$:介质比热(Kcal/Kg·℃)

$m$:介质质量流量(Kg/h)

$\Delta t$:介质进出口温差(℃)

注:水的比热为1.0 Kcal/Kg·℃。

换热面积计算

公式:$A = \frac{Q}{K \cdot \Delta t_m}$

其中:

$A$:换热面积(㎡)

$K$:传热系数(Kcal/㎡·℃)

$\Delta t_m$:对数平均温差

$K$值根据经验取值,流速越大,$K$值越大。水侧板间流速一般在0.2~0.8m/s,汽侧板间流速一般在15m/s以内。

板间流速计算

公式:$V = \frac{q}{A \cdot n}$

其中:

$V$:板间流速(m/s)

$q$:体积流量(m³/h)

$A$:单通道截面积(㎡)

$n$:流道数

对数平均温差计算

对于两种流体,温差分布通常不均匀,因此需要使用对数平均温差(LMTD)法进行计算:

$\Delta t_m = \frac{\Delta T_1 - \Delta T_2}{\ln \frac{\Delta T_1}{\Delta T_2}}$

其中,$\Delta T_1$和$\Delta T_2$分别是热流体入口与冷流体出口的温差,及热流体出口与冷流体入口的温差。

传热系数计算

$K$值通常根据经验取值,高的可达6980~8150 W/(m²·K),比管壳式换热器高出2~3倍。

示例计算

假设:

一次水进水温度:80℃

一次水流量:7m³/h

一次水出水温度:60℃

二次水进水温度:10℃

二次水流量:7m³/h

二次水出水温度:60℃

热负荷计算

$Q = 1 \times 7 \times 1000 \times (80 - 60) = 140000$ Kcal/h

初选换热面积

$\Delta t_m = \frac{(60 - 10) - (80 - 60)}{\ln \frac{60 - 10}{80 - 60}} = 3.4$℃

$K = 5000$ Kcal/h·℃

$A = \frac{140000}{5000 \times 3.4} = 8.23$ m²

取设计余量10%,则$A = 10$ m²

流速校核

需用单板面积为0.27 m²的板片约33片

初选流道布置方案:1x16/1x16有效换热面积$A_c = 0.27 \times 32 = 8.64$ m²

根据“板式换热器整机技术参数表”选BR03型,其重要几何参数:

单板换热面积:0.27 m²

单通道截面积:0.0012 m²

角孔直径:DN80

一次水侧流速:$V_1 = \frac{7}{3600 \times 0.0012 \times 16} = 0.1$ m/s

二次水侧流速:$V_2 = \frac{7}{3600 \times 0.0