對(duì)數(shù)平均溫差 (LMTD)

對(duì)數(shù)平均溫差是換熱器傳熱的驅(qū)動(dòng)力，對(duì)數(shù)平均溫差的大小直接關(guān)系到換熱器傳熱的難易程度。 在某些特殊情況下，無(wú)法計(jì)算對(duì)數(shù)平均溫差。 此時(shí)，用算術(shù)平均溫差代替對(duì)數(shù)平均溫差。 逆流情況下介質(zhì)的對(duì)數(shù)平均溫差的計(jì)算方法與并流情況下的計(jì)算方法不同。 在某些特殊情況下，用算術(shù)平均溫差代替對(duì)數(shù)平均溫差。

熱長(zhǎng)度 (F)

熱長(zhǎng)度與一側(cè)溫差和對(duì)數(shù)平均溫差有關(guān)。 F = dt/LMTD

以下四種介質(zhì)的物理性質(zhì)對(duì)傳熱密度、粘度、比熱容、導(dǎo)熱系數(shù)的影響

總傳熱系數(shù)

總傳熱系數(shù)是用來(lái)衡量換熱器傳熱阻力的參數(shù)。 傳熱阻力主要由傳熱板的材質(zhì)和厚度、污垢和流體本身等因素組成。 單位：W/m2℃或kcal/h、m2℃。

壓力下降

壓降直接影響板式換熱器的尺寸。 如果允許壓降較大，換熱器的成本可能會(huì)降低，但泵的功率會(huì)損失，運(yùn)行成本會(huì)增加。 一般來(lái)說(shuō)，在水-水熱交換的情況下，允許的壓降一般為20-是可以接受的。

污垢因子

與殼管式換熱器相比，板式換熱器中水的流動(dòng)處于高湍流狀態(tài)，相同介質(zhì)的結(jié)垢系數(shù)遠(yuǎn)小于板式換熱器。 在無(wú)法確定水體污垢系數(shù)的情況下，計(jì)算時(shí)可預(yù)留10%的余量。

計(jì)算方法 熱負(fù)荷可用下式表示：

Q = m·cp·dt

Q = k·A·LMTD

Q = 熱負(fù)荷 (kW)

m = 質(zhì)量流量 (kg/s)

cp = 比熱 (kJ/kg °C)

dt = 介質(zhì)進(jìn)出口溫差（°C）

k = 總傳熱系數(shù) (W/m2 °C)

A = 傳熱面積 (m2)

LMTD = 對(duì)數(shù)平均溫差

總傳熱系數(shù)使用以下公式計(jì)算：

在：

k=總傳熱系數(shù)（W/m2℃）

α1 = 一次測(cè)量的傳熱系數(shù)（W/m2℃）

α2 = 一次測(cè)量的傳熱系數(shù)（W/m2℃）

δ = 傳熱板厚度 (m)

λ = 板材的導(dǎo)熱系數(shù) (W/m ℃)

R1、R2分別為兩側(cè)污垢系數(shù)（m2℃/W）

α1和α2可以通過(guò)準(zhǔn)則公式得到。

傳熱效率與傳熱元件數(shù)法

在傳熱計(jì)算中，傳熱速率方程和熱流平衡將換熱器和傳熱流的參數(shù)聯(lián)系起來(lái)。 當(dāng)工藝流的流量、進(jìn)、出口溫度已知時(shí)，可按上面介紹的方法計(jì)算平均傳熱溫差△tm和熱流量Q，從而得到所需的傳熱面積A。設(shè)計(jì)型計(jì)算問(wèn)題。

但是，當(dāng)兩股流的流量、入口溫度、傳熱面積、傳熱系數(shù)K給定后，很難用解析的方法直接確定兩股流的出口溫度。 通常需要試錯(cuò)法。 這類(lèi)問(wèn)題就是前面提到的運(yùn)算計(jì)算問(wèn)題。 對(duì)此，如果采用Case和在1955年推導(dǎo)出的傳熱效率和傳熱單元數(shù)，無(wú)需反復(fù)試驗(yàn)即可方便地求得解。

什么是板式換熱器

板式換熱器是由一系列具有一定波紋形狀的金屬片組成的高效換熱器。 各種板片之間形成細(xì)長(zhǎng)的矩形通道，通過(guò)板片進(jìn)行熱交換。 板式換熱器是液-液、液-氣熱交換的理想設(shè)備。 具有換熱效率高、熱損失小、結(jié)構(gòu)緊湊輕便、占地面積小、應(yīng)用廣泛、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。 在相同壓力損失的情況下，其傳熱系數(shù)比管式換熱器高3-5倍，占地面積是管式換熱器的三分之一，熱回收率可高達(dá)90%。

板式換熱器主要有兩種類(lèi)型：框架式（可拆式）和釬焊式。 板形主要有人字波紋板、水平平波紋板和瘤形板。

板式換熱器傳熱系數(shù)及阻力分析

換熱器中常用的“傳熱積”和“傳熱系數(shù)”等謂詞山東不銹鋼換熱管換熱系數(shù)多少，是具有特定含義的習(xí)慣名稱(chēng)。 因?yàn)閾Q熱器隔墻兩側(cè)的表面積可能不同，所以所謂“換熱器的傳熱面積”實(shí)際上是指某一側(cè)的約定表面積。 接觸壁面的表面積稱(chēng)為換熱器的傳熱面積，相對(duì)于傳熱積，單位時(shí)間、單位積、單位溫差的熱流量稱(chēng)為換熱器的傳熱面積熱交換器。 積，因此傳熱系數(shù)也與商定的副產(chǎn)品有關(guān)。 在換熱器的構(gòu)造和估算中使用“傳熱積”和“傳熱系數(shù)”很方便。 在轉(zhuǎn)換器的傳熱分析中，使用傳熱電阻 1/(KA)。 板式換熱器的熱阻計(jì)算公式如下：

1/KA=1/AW (1/ 1+yF1+8/h+yF2+1/2)

式中，K——傳熱系數(shù)，W/m2C

A——表面積，m2

AW——平墻面積，m2

8—板厚，m2 C/W

yF——結(jié)垢系數(shù)，m：C/W。

下標(biāo)：1——與流體1接觸的一側(cè)； 2——與流體 2 接觸的一側(cè)。

傳熱系數(shù)

1、對(duì)于湍流狀態(tài)，不同形狀板片的傳熱規(guī)律大體可以歸納為：

Nu = (u / Hw) P

式中，Nu和Re中的特征尺寸采用當(dāng)量直徑d，d=4Wb / (2W+2b)

W——板寬，m；

b——板間距，m

c、n、m、p值的大致范圍如下：

c=0.15~0.40, n=0.65~0.85

m=0.30~0.45（通常為1/3），p=0.05~0.20

林杰的雷諾數(shù)約為10~400，視板材形狀而定。

2、對(duì)于層流狀態(tài)，板片的傳熱規(guī)律可概括為：

Nu=C(RePrd/L)n(u/pw)p

在公式中，c。 n和p取值范圍一般為c=1.86~4.50，n=0.25~0.33，p=0.1~0.2

（通常為 0.14）

L——板的長(zhǎng)度，m。

由于板片形狀復(fù)雜，必須以試驗(yàn)確定的傳熱規(guī)律作為板式換熱器傳熱計(jì)算的依據(jù)。

板式換熱器的計(jì)算方法

板式換熱器的計(jì)算是一個(gè)比較復(fù)雜的過(guò)程。 目前比較流行的方法有對(duì)數(shù)平均溫差法和NTU法。 在計(jì)算機(jī)還沒(méi)有普及的時(shí)候，廠家大多采用計(jì)算參數(shù)的近似估計(jì)和流量-總傳熱系數(shù)曲線的估計(jì)。 目前越來(lái)越多的廠家采用計(jì)算機(jī)計(jì)算，使板式換熱器的工藝計(jì)算變得快捷、方便、準(zhǔn)確。 下面簡(jiǎn)單介紹無(wú)相變時(shí)板式換熱器的一般計(jì)算方法。 這種方法是基于傳熱和壓降準(zhǔn)則相關(guān)性的設(shè)計(jì)計(jì)算方法。

板式換熱器的選型計(jì)算需要以下五個(gè)參數(shù)：

總傳熱量（單位：kW）。

一次側(cè)、二次側(cè)進(jìn)出水溫度

一次側(cè)和二次側(cè)的允許壓降

工作溫度

最大工作壓力 如果已知傳熱介質(zhì)的流量、比熱容和進(jìn)出口溫差，就可以計(jì)算出總傳熱量。

溫度

T1 = 熱側(cè)入口溫度

T2 = 熱側(cè)出口溫度

t1 = 冷側(cè)入口溫度

t2=冷端出口溫度

熱負(fù)荷

熱流平衡公式反映了熱交換過(guò)程中兩種流體溫度變化的關(guān)系。 當(dāng)換熱器絕熱良好且無(wú)熱量損失時(shí)，對(duì)于穩(wěn)態(tài)傳熱過(guò)程，熱流平衡關(guān)系為：

（熱流體釋放的熱流）=（冷流體吸收的熱流）

在熱平衡計(jì)算中，有相變和無(wú)相變的傳熱過(guò)程的表達(dá)方式不同。

(1)無(wú)相變傳熱過(guò)程

在公式

Q——冷流體吸收或熱流體釋放的熱流量山東不銹鋼換熱管換熱系數(shù)多少，W；

mh、mc——冷熱流體的質(zhì)量流量，kg/s；

Cph、Cpc——恒壓下冷熱流體的比熱容，kJ/(kg·K)；

T1、t1————冷熱流體進(jìn)口溫度，K；

T2，t2——冷熱流體的出口溫度，K。

(2)存在相變傳熱過(guò)程

在兩股流之間的熱交換過(guò)程中，如果一側(cè)流發(fā)生相變，如蒸汽冷凝或液體沸騰，則熱流平衡公式為：

一側(cè)相變

流的兩側(cè)發(fā)生相變，例如一側(cè)冷凝而另一側(cè)沸騰的傳熱過(guò)程

在公式

r, r1, r2 —— 流的相變熱，J/kg；

D、D1、D2——–相變物料流量，kg/s。

對(duì)于過(guò)冷流或過(guò)熱流發(fā)生相變時(shí)的熱流平衡計(jì)算，應(yīng)按上述方法分段求和計(jì)算。