（最新版）板式换热器毕业课程设计(3)

（mh） 3（三）流速的选取

流体在板间的流速，影响换热性能和流体的压力降，流速高虽然换热系数高，但是流体的阻力降也增大；反之的情况则相反。一般板间平均流速为0.2~0.8ms（主流线上的流速要比平均值高4~5倍）。流速低于0.2ms时流体就达不到湍流状态且会形成较大的死角区，流速过高则会导致阻力降剧增。具体设计时，可以先确定一个流速，计算其阻力降是否在给定的范围内；也可按给定的压力降求出流速的初选值。

（四）流程的选取

对于一般对称型流道的板式换热器，两流体的体积流量大致相当时，应尽可能按等程布置；如果两侧流量相差悬殊时，则流量小的一侧可采取多流程布置。相变板式换热器的相变一侧一般均为单程。多程换热器，除非特殊的需要，一般对同一流体在各程中应采取相同的流道数。

在给定的总允许压降下，多程布置使每一程对应的允许压降变小，迫使流速降低，对换热不利。此外，不等程的多程布置是平均传热温差减小的重要原因之一，应尽可能避免。

（近年来国产的板式换热器出现了非对称通道的板式换热器，国外则采取“热混合”的板片组合方式，即允许热量—流量—压降三者之间的不匹配的问题，同时节省换热面积）

（五）流体的选取

单相换热时，逆流具有最大的平均传热温差。在一般换热器的工程设计中都尽量把流体布置为逆流。对板式换热器来说，要做到这一点，两侧必须为等程。若安排为不等程，则顺逆流需交替出现，此时的平均传热温差将明显小于纯逆流时。

在相变换热时顺流布置与逆流布置平均温差的区别比单相换热时小，但由于这时牙尖大小与流向有密切关系，所以相对流向的选择将主要考虑压降因素，其次才是平均温差。其中要特别注意的是，有相变的流体除不宜采用多程外，还要求要从板片的上部进，下部出，以便排除冷凝液体。

（六）并联流道数的选取

一程中并联流道数的数目视给定流量及选取的流速而定，流速的高低受制于允许压降，在可能的最大流速以内，并联流道数目取决于流量的大小。

（七）选择半片材料

根据介质的腐蚀性能来选择板片的材料。国外制造板片的材料品种繁多，有较大的选择余地（见表1-4）。我国制造板片的材料主要有不锈钢和钛等，在选择的耐腐蚀材料基础

11 上，在辅以增加板片厚度或防腐处理来延长板片的使用寿命。

（八）垫片材料的选择

所选择垫片的材料主要考虑耐温和耐腐蚀两个因素。 （九）其他

1：板式换热器一般不适用于气体的热交换。

2：进行易爆、易燃介质换热的板式换热器的设计压力，至少要比介质的工作压力高出一个公称级别以上。而垫片的耐温、耐腐蚀性能必须可靠。

3：进行强腐蚀介质（如：硫酸）换热的板式换热器，其板束周围宜设置一个防护罩。 4：对杂质较多的介质进行换热时，介质的进口管道上最好设置过滤器，单程排列。此外还应尽可能选用通道间隙较大的板片。

5：对工作压力和工作温度都较高的工况，可拆式板式换热器无法适应时，应采用焊接式板式换热器。

第5章 板式换热器热力计算实际应用

初始条件：

（1）高温淡水进口水温为：83℃； （2）高温淡水出口水温为：60℃；

（3）高温冷却淡水流量为：55m3·K) 普朗特数Prh=2.50

冷却水的平均温度为：（35+55）2=45℃ 物性参数为：密度= 990.15kg

比热容= 4.174kJ(kg·K) 运动粘度=0.607 ×s 热导率= 0. 642W(m·K) 普朗特数Prc=3.93

(1)计算热负荷

Q = (–) =976.9×55÷3600×4.188×(83-60)= 1438KJ

（2）计算对数平均温差及冷却水流量

取修正系数Ψ= 0.942，

=Ψ=0.942×=24.9℃

根据热负荷计算冷却水流量:

12 ==62012kgs，计算换热器角孔通径:

d===0.07m

选用通用性较强的人字形波纹。初选型号为BR0.3的板式换热器，单片面积As =0.27m2 ，通径为d=100mm，当量直径为de=0.008m，流道截面积为 f =1.26×10-3 m2，板片厚度取δ= 0.6mm。 准则方程为:

=0.2288Re0.6461hPr0.3 h( 3700

重新计算管间流速:

=1.95ms =2.22ms

都在可接受的范围内。 （4）计算板间流速

根据经验以及BR0.3 型板式换热器的特性，预估换热系数K20=3000 W(m字形波纹，可预估K值为3000~3500 W(m2 ·K) 换热面积估算为:

A0==18.1 m2

换热板片数量为:

68

预选流程组合为,校核板间流速:

?Vhh?3600fn?553600?1.26?10-3?34?0.36m/s?Gc62012c?3600??-3?0.41m/scfn3600?990.15?1.26?10?34（5）计算雷诺数

Re?hdeh??? 0.36?0.008?6?7059h0.408?10?Re? 0.41?0.008

cdec???10?6?5404c0.607??13 K)。对一般人 ·

均在准则方程适用范围内。 （6）计算努塞尔数

Nuh?0.2288Reh0.6461Prh0.3?0.2288?70590.6461?2.50.3?92 Nuc?0.2288Rec0.6461Prc0.4?0.2288?54040.6461?3.930.4?102

(7) 计算传热系数

?h?Nuh?h92?0.669??7694W/(m2?K)de0.008Nu?102?0.642?c?cc??8186W/(m2?K)de0.008(8) 计算总换热系数

取冷热两侧污垢热阻和为 R =0.52×10-4 m2·KW,

K?110.6?101??0.52?10?4?769416.88186?3

?2943W/(m2?K)

（9）计算所需换热面积

Q1438?103A1???19.6m2

K?tm2943?24.9所需换热面积A1比预估换热面积A0略大，误差8%，可以达到预期换热效果。 总片数为：19.6÷0.27=72片，取流程为,(m1=1、n1=36) ，实际换热面积为: A=(2m1n1-1)As=(2136-1) 0.27=19.2m2? （10）计算欧拉数

Euh?54Reh?0.0302?54?7059?0.0302?41.3 Euc?199Rec?0.1817?199?5404?0.1817?41.7

（11）计算压降

22?Ph?Euh?h?hm?41.3?976.9?0.36?1?5229Pa 22?Pc?Euc?c?cm?41.7?990.15?0.41?1?6941Pa

均小于允许压降0.1MPa （12）板片与密封垫材料的选择

介质均为水，温度在100℃以内，选304不锈钢，密封垫选丁腈(NBR)材料。

14 参考文献：

[1] 史美中,王中铮,热交换器原理与设计.上海：东南大学出版社，2005 [2] 钱颂文,热交换器设计手册.广州：化学工业出版社，2002

参数 高温淡水 低温淡水 [3] 杨世铭,陶文铨,传热学.北京:高等教育出版社,1998 [4] 王家楣,工程流体力学.武汉：湖北科学技术出版社，2003

[5] 吴业正,制冷原理及设备第2版.西安： 西安交通大学出版社，2005

15 流量（） 进出口温度℃ 定性温度℃ 密度（㎏m3） 55 8360 71.5 976.9 4.188 0.408×10-6 0.669 2.50 BR0.3 0.27 1135 370 72 19.2 72 热侧 0.36 7694 0.000043 0.005229 1438 26.5 24.9 2943 台数 流程数流道数 板间距mm 波纹形式 波纹高度mm 当量直径mm 62.6 5535 45 990.2 4.174 0.607×10-6 0.642 3.93 1 136 4.4 人字形 3.7 8 不锈钢304 冷侧 0.41 8186 0.00009 0.006941 物性定压比热容[kJ（㎏℃）] 运动黏度（m2s） 导热率[Wm·℃] 普朗特数 形式 板片面积m2 板片长mm 板片宽mm 板片数目片 传热面积m2 总流道数 主要设计结果 流速（ms） 表面传热系 …… 此处隐藏：1859字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……