板式换热器的相关计算

作者：普瑞普勒小编  时间：2019-7-5

关键词：板式换热器的相关计,板式换热器选型,板式换热器,水水换热器,宽流道板式换热器

第一章            

1.     热平衡方程：

Q = C M ΔT

其中：　Q---热负荷　　　　　　　kW或kCal/h

　　　　C---媒质的比热　　　　　kJ/.kgK

        M---媒质的流量　　　    m³/h或kg/s

       ΔT---温差                K或℃

关于热平衡方程的一些问题：

a. 对于板式换热器，热量由高温的一侧传至低温的一侧，根据周围环境的温度不同，设备本身的热量损失在2%以内，因此总的传热效率在98%左右。

b.     以水－水换热为例，在理想的状态下，认为同一介质的比热为一定值，因此C为一常数，在客户限定了设备负荷的情况下，即Q为一定值，根据热平衡方程，温差与媒质流量之间为反比关系---ΔT↓M↑，反之亦然。

例：以下为一标准的供热工况：媒质为水－水

　  Q = 640kW，一次侧温度110/70℃，二次侧温度85/60℃，工作压力为1.6MPa。

分析：一次侧的温差为40℃，二次侧的温差为25℃，因为温差与流量成反比关系，一次侧温差／二次侧温差　=1.6,所以二次侧流量应为一次侧流量的1.6倍，根据热平衡方程：

Q₁ = C M₁ ΔT₁     M₁=15m³/h

因此可以推算出　　  M₂=15m³/h*1.6=24m³/h

c. 由于不同温度下，媒质的比热会有细微的差别，因此以上的分析只能用于概算，具体的数值应根据计算书进行确定。

d. ΔT为温差，而作为温度单位的K或℃是等值的单位，因此使用何种温度单位对计算的结果不会产生任何的影响。

2.     K与F的关系方程：

Q = KF LMTD

其中：　Q---热负荷　　　　　　　kW或kCal/h

　　　　K---传热系数　　　　　　W/.m²K

       LMTD---对数平均温差     K或℃

关于热平衡方程的一些问题：

a. 本公式的形式与热平衡方程有相似之处，但其揭示的是传热学中的不同的概念：热平衡方程重点在媒质与负荷的关系，而本方程揭示了设备与媒质和负荷三者之间的关系。

b. 以水－水换热为例，当客户给定其负荷及一、二次侧温度时，我们认为Q与LMTD为定值，根据K与F的关系方程，K与F之间为反比关系---K↓F↑，反之亦然。

c.      K值是标志板式换热器性能的重要指标，K值越大说明设备的换热性能越好，与同类设备相比所需的换热面积也越小。K值是各厂家在进行设备设计时努力提高的一个参数，其值与板片的设计形式、使用的材质、媒质类型及换热温度等有直接的关系。现在国内最好的板式换热器在最适合的工况下，K值也不会高于4000Ｗ/.m²K，而相同条件下，进口板式换热器的K值均在6000Ｗ/.m²K以上，因此与国内产品相比可以节省1/3的换热面积。但Ｋ值也不宜过高，尤其是对于板片数较少的设备，在水质不好的情况下，很容易出现换热不充分的情况。

3.     关于对数平均温差

以上两公式所使用的温差是不同的。

在热平衡方程中，我们主要是针对媒质进行相应的计算，因此可以对每一侧的温度进行单独的分析，所以使用的是算术温差。

在K与F的关系方程中，我们主要是揭示设备的性能所进行的计算，因此需要对设备两侧的温度进行一个综合的体现，所以使用的是LMTD对数平均温差，其计算公式为：

                     (T1-T4) –(T2-T3)

　　　　　　LMTD = --------------------------

                    ln(T1-T4)/ (T2-T3)

其中：　 T1---一次侧进口温度

　　　　 T2---一次侧出口温度

　　　   T3---二次侧进口温度

 　　　　T4---二次侧出口温度

   　　有些情况下，LMTD是无法进行计算的，因此可以用算术平均温差代替。