板换式换热器型号参数(板换式换热器型号参数表)
板换式换热器图例
BR13型板式换热器是一种常用于烟气与空气换热的设备,其板片数据可以通过各大换热器制造商的官网或产品手册中获取。以下是一些常见的BR13板片数据:
-板片材质:不锈钢、铜、铝等
-板片厚度:0.4mm、0.5mm、0.6mm等
-板片间距:2.5mm、3.0mm、3.5mm等
-板片长度:1m、1.2m、1.5m等
-板片宽度:0.3m、0.4m、0.5m等
努塞尔特数和欧拉数是判断换热器传热性能的重要参数,可以通过以下准则方程计算:
-努塞尔特数:Nu=hD/k
其中,Nu为努塞尔特数,h为传热系数,D为板片间距,k为热导率。
-欧拉数:Eu=ρv^2/2(P1-P2)
其中,Eu为欧拉数,ρ为空气密度,v为空气流速,P1和P2分别为板式换热器两侧的压力。
需要注意的是,不同的板片材质、厚度、间距等参数会对努塞尔特数和欧拉数产生影响,因此在具体计算时需要根据实际情况进行调整。同时,为了提高换热器传热效率,还需要根据实际工况选择合适的板片间距、流速等参数。
板式换热器规格参数
大家好,很高兴为大家技术解答容积式换热器型号参数的问题,这种设备主要在酒店、医院、学校等暖通工程中遇到,是根据用水量和热源温度和流量进行热量计算,最终选用合适的规格型号,下面从两个方面进行介绍。1、常见型号设计单位根据国标图集进行容积式换热器的选用和上图,所以我们在CAD系统中,较为常见的型号主要有RV系列、HRV系列、CFP系列、THF系列,以及B1FGVL系列等等。这些都是成熟常见的容积式换热器型号。容积式换热器型号系列2、参数有哪些无论是选型设计、还是后期制造和安装需要的容积式换热器参数主要有:容积大小(立方米)、换热面积(平方米)、立式还是卧式、管程设计压力(MPa),壳程设计压力(MPa),设计运行温度(摄氏度)、设备直径(mm)等等。希望以上关于容积式换热器型号参数的技术介绍能帮助大家,谢谢!
板换式换热器连接图
壳程、管程换热介质进出口参数,主要是压力、温度,从而查的换热介质物性,这是物性参数;另外还需要结构参数,包括换热器型式,传热管径,管程数目,传热管材质最后就是冷热端介质流量,基本就这些了。换热器设计的目的就是根据上述参数,确定换热面积,以及换热面布置、结构。
板式换热器性能参数及选型手册
标准板式换热器型号的表示方法
1、板式换热器常用板片波纹形式代号
序号
波纹形式
代号
1
人字形
R
2
水平平直
P
3
球形
Q
4
斜
X
5
竖直
S
2、板式换热器常用框架形式代号
序号
框架形式
代号
1
双支撑框架式
Ⅰ
2
带中间隔板双支撑框架式
Ⅱ
3
带中间隔板三支撑框架式
Ⅲ
4
悬臂式
Ⅳ
5
顶杆式
Ⅴ
6
带中间隔板顶杆式
Ⅵ
7
活动压紧板落地式
Ⅶ
3、板式换热器型号的表示方法
板换式换热器型号参数有哪些
更多内容就不一一展示了
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板换式换热器型号参数表
本期,我们来探讨下板式换热器选型计算及公式。
一:关于板式换热器的几个公式
(1)求热负荷Q
(2)求冷热流体进出口温度
(3)冷热流体流量
(4)求平均温度差Δtm
(5)选择板型
若所有的板型选择完,则进行结果分析。
(6)由K值范围,计算板片数范围Nmin,Nmax
(7)取板片数N(Nmin≤N≤Nmax )
(8)取N的流程组合形式,若组合形式取完则做(7)。
(9)求Re,Nu
(10)求a,K传热面积F
(11)由传热面积F求所需板片数NN
(12)若N<NN,做(8)。
(13)求压降Δp
(14) 若Δp>Δ允,做(8);
若Δp≤Δ允,记录结果,做(8)。
注:
1.(1)、(2)、(3)根据已知条件的情况进行计算。
2.当T1-t2=T2-t1时采用Δtm = (T1-t2)+(T2-t1)/2
3. 修正系数β一般0.7~0.9。
压降修正系数ф,单流程ф度=1~1.2 ,二流程、三流程ф=1.8~2.0,四流程ф=2.6~2.8。a1、a2、a3、a4、a5为常系数。
二:选型计算各公式符号意义及单位
三:板式换热器的优化选型
1 、平均温差△tm
从公式Q=K△tmA,△tm=1/A∫A(t1-t2)dA中可知,平均温差△tm是传热的驱动力,对于各种流动形式,如能求出平均温差,即板面两侧流体间温差对面积的平均值,就能计算出换热器的传热量。平均温差是一个较为直观的概念,也是评价板式换热器性能的一项重要指标。
1.1 对数平均温差的计算
对于各种流动型式,在相同的进口、出口温度条件下,逆流的平均温差最大。
当板式换热器入口和出口两流体的温差△t1和△t2之间的差不大时,可采用算术平均温差(△t1+△t2)/2,一般△t1/△t2小于1.5时,可采用,若△t/△t2为3时,则误差约为10%。
1.2 传热单元数法
在传热单元数法中引入一个无量纲参数NTU,称为传热单元数,它表示板式换热器的总热导(即换热器传热热阻的倒数)与流体热容量的比值NTU=KA/MC,它表示相对于流体热容流量,该换热器传热能力的大小,即换热器的无量纲“传热能力”。
下表中的右边的工艺过程用NTUp表示,左边的换热设备的条件用NTUE表示。NTUp是流体温度的变化与平均温差的比值,表示的是用1℃△tm的变化引起几度流体温度变化的值,当△tm大时,NTUp则小;当△tm小时,它有变大的倾向。相反,在NTUp变大的过程中,△tm的温度变化较大,NTUp较小时,其△tm的温度变化较小(见表1)。
板式换热器的优化设计计算,就是在已知温差比NTUE的条件下,合理地确定其型号、流程和传热面积,使NTUp等于NTUE。
1.3 换热过程和NTU
与供热空调相关的换热过程如下如示:
以上5例工艺过程的NTUp(见表2)
1.4 板式换热器和NTUE
NTUE表示板式换热器的能力,换热器的面积是具有一定传热长度的单位传热体的组合,总传热长度是单位长度和流程数的乘积。当NTUE是总数时,若每1流程数为NTUe时,则NTUE=n·NTUe(其中n是流程数)。
当NTUe=NTUE=NTUp时,换热器为单程。若NTUe﹤NTUp时,则换热器应为多流程,故设计时应先预定n。由于每种板片单程的NTUe值基本上是定值,如适合表2中e的流量为25m3/h的单程板式换热器的NTUe为17㎡。从NTUe=A·K/MC可知,当NTUe为定值时,A·K成反比,仍以e为例,当K=500kcal/㎡·h·℃时,A=1.67×25000/500=83.5㎡,流程数n=83.5/17≈5。当K=2500kcal/㎡·h·℃时,A=16.7㎡,流程数n=1。
每一流程的NTUe如下所示:K=500,NTUe=NTUE/n=0.33,K=2500时,NTUe=1.67。由此可知,根据NTUe即可求出换热器的流程数,传热系数和传热面积。从以上分析可知,若板式换热器设计不合理,可能使换热面积过大,也可能使板间流速太高,阻力过大。
1.5 板式换热器工艺制造要求
板式换热器制造技术的进步,板片种类的增加,提高了板式换热器对各种工艺过程的适应性。
(1)大NTU(8),小△tm(1~2)的板式换热器满足了区域供冷和热泵机组蒸发器、冷凝器的要求。从以上分析可知,△tm是换热的驱动力,若△tm小,即意味着驱动力小,要实现两种流体之间的换热,必须增大传热系数,增大传热面积,为了使传热面积不至过大,唯一的方法是增大传热系数K。
(2)小NTU(0.3~2),大△tm(40~90℃)的板式换热器满足了热回收工艺和工艺加热、冷却的要求。当工艺过程在大△tm的条件下进行换热时,说明驱动力大,所需的传热面积较小,对传热系数要求也不高,但这种工艺过程或者工作压力高,或者工作温度高,或者工艺加热、冷却过程的液体中含有纤维或直径较大的颗粒,对板式换热器的承压、耐温能力提出了要求,对换热器的板间距提出了要求。
2 传热系数和阻力
2.1 板式换热器的传热系数和阻力
换热器中常使用换热器的“传热面积”和“传热系数”述语,这是一种习惯的有特定含义的名称。因为换热器间壁两侧的表面积可能不同,所谓“换热器的传热面积”实际上是指约定的某一侧的表面积,习惯上一般把换热系数较小的一侧的流体所接触的壁面表面积称为该换热器的传热面积,相对于该传热面积,单位时间、单位面积、在单位温差下所传递的热流量,称为该换热器的传热面积,因此传热系数也是相对于约定的某一侧的表面积而言的。在换热器结构和估算中使用“传热面积”和“传热系数”是方便的。而在换算器传热分析中,则用传热热阻1/(KA)。板式换热器的热阻计算式如下:
2.1.1 换热系数
① 对于紊流状态,不同形状板片的换热规律,一般可归纳为如下形式,
② 对于层流状态,板片的换热规律可归纳为:
由于板片形状复杂,必须根据试验测定所得的换热规律,作为该板片换热器传热计算的依据。
2.1.2 阻力
板式换热器总的流体阻力可用下式表示:
对于不同形状的板片,其通道的摩擦阻力系数相差很大,必须以试验数据作为阻力计算的依据。
2.2 在常用间壁式换热器中板式换热器的传热系数较大
板式换热器的传热系数(见表3),从表3可知,板式换热器的传热系数约为管壳式的2~3倍。
2.3 非对称流道提高了板式换热器的传热系数,降低了阻力。
当忽略板片的导热热阻后,板式换热器的传热系数K=〆1·〆2/(〆1+〆2),从该式可知,传热系数K与〆1、〆2有关,且小于二者中较小的一个。为了提高传热系数,必须同时提高冷、热流体与板面之间的对流换热系数,如果其中一侧〆值较低的话,板式换热就不能很好地发挥它的效益。
在城市集中供热系统中,根据热力网设计规范,国内所采用的一次热媒的温度一般为150~80℃,130~80℃和110~80℃三种,二次热媒的温度一般为95~70℃。在这样的设计参数下,板式换热器一次热媒流道内的流量一般为二次热媒流通内流量的一半左右,对于对称性流道来说,一次热媒的流速仅为二次热媒流速的50%左右,则一次热媒流道内流体与板面间的对流换热系数约为二次热媒流通内的70%,传热系数约为2500~3700W/㎡·℃。若将一次热媒流道内的对流换热系数提高到原来的1.5倍,则总传热系数将增加到3000~4500 W/㎡·℃。
如下面这种非对称流道板式换热器是采用同一板片组成不同几何尺寸和形状的流道(非对称流道)来解决两侧水流量不等的 问题。
表4表示在热力网规范规定的一次侧、二次侧温度条件下,板式换热器两侧各项参数比之间的关系。从该表可知,当A1/A=1(对称型)时:
两侧流速比为1:2.4;
换热系数比为1:1.8;
压力降比为1:5.3;
流动功率比为1:1.3。
若将板式换热器改为非对称型,当A1/A2的流道流通面积比为1:2.4时,则两侧换热系数近似相等,流通功率损失仅差13%,说明这种流通面积比具有较好的传热系数。
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板换式换热器工作原理及作用详细介绍
板式换热器作为高效、紧凑的换热设备,在我国已经有几十年的发展历史。上世纪60年代末,瑞典的ALFA-LAVAL公司提出了板式换热器“热混合”的新概念。使某固定型号板式换热器,能在相当宽广的参数范围内,做到换热量-流量-允许压降完全匹配,同时减小了换热面积。但目前在我国,仍有部分企业和技术人员对板式换热器“热混合”的概念和原理不甚了解。本文主要对无相变时板式换热器的“热混合”理论加以分析介绍,并提出一种较为简洁的计算方法。
1. 选型计算过程中,给定设计条件与板式换热器匹配的问题
1.1. 给定压差下流道进出口温差的计算
对于某一型号的板式换热器,均有对应的欧拉数Eu、努塞尔数Nu与雷诺数Re间的计算关系式:
式中b,d为计算Eu的系数,均由板式换热器的型号决定,Re由下式计算:
式中de为板片间流道的当量直径 m, w为介质在流道内的体积流速m/s,ρ为介质密度 Kg/m3,μ为介质动力粘度Pa´s。
流道的压降由下式计算:
由1.1-1.3式,可得出流道内流速与流道压降的关系式:
由1.4式可看出,对给定的板型,如果介质一定,每给出一个流道压降,就有唯一的板间流速w与之相对应。
已知流道内介质的体积流速,可以用下面的公式计算出流道内介质的质量流量g
式中g为介质量流量 Kg/s,Ac为流道的流通截面积m2,其它符号同上。
单侧介质与板片间的传热系数可由下面的公式计算:
式中α为单侧介质的传热系数W/m2/K,λ为介质的导热系数W/m/K,Nu计算公式如下:
式中C,m,n为计算努塞尔数的系数,C,m由板片特征决定,当介质被加热时n=0.4,当介质被冷却时n=0.3,Pr为介质的普朗特数。
两侧介质通过板片的总传热系数K由下式计算:
式中K为总传热系数W/m2/K,α1,α2分别为一、二次侧介质的传热系数,Rf1,Rf2分别为一、二次侧介质的污垢热阻m2´K/W,Rw为板片的热阻m2´K/W。
流道内介质通过板片交换的热量由下式计算:
qp为某一板间流道内介质通过两侧板片交换的热量 W,K为介质通过板片的传热系数W/m2/K ,Ap为板片的单板换热面积,Δtm为板片两侧介质的对数平均温差 ℃,当逆流传热时其计算公式如下:
根据一、二次介质温度变化和放出或吸收热量的关系,有下式成立
式中qt1,qt2为板片两侧介质因温度变化吸收或放出的热量 W,g1,g2分别为流道内介质的质量流量 kg/s,CPt1,Cpt2为流道内介质的比热容 J/kg/K,t11,t12为一次侧介质的进出口温度,t21,t22为二次侧介质的进出口温度,根据热量守恒,显然有:
假设一、二次侧流道内介质的质量流量相等。由1.4-1.13式,对于某一板型,如果给定一、二次介质进口温度t11,t21,就可以求出唯一的压降-介质出口温度,或压降-介质进出口温差的特性曲线。
图1给出了大连优力特换热设备制造有限公司BR0.25XH型板片,介质为水,板片材质SUS304、厚度0.5mm,一、二次侧污垢热阻均为0.000034m2´K/W,一次进口温度t11=80℃,二次进口温度t21=60℃条件下,流道的压降-介质进出口温差间的特性曲线。
1.2. 设计要求与板型匹配的问题
在板式换热器的选型计算过程,就是将换热需求和具体型号板式换热器相匹配的过程。最理想的匹配结果是当板式换热器阻力达到设计允许值时,板换的进出口温差同时满足设计要求。但是往往设计条件中要求的压降与介质进出口温差,与板式换热器的压降-进出口温差特性曲线并不匹配。
仍以大连优力特的BR0.25XH型板片为例,不考虑角孔连箱的阻力损失,其它条件与上节相同。如图2所示,假设设计条件允许板换阻力50Kpa,板换进出口温差10℃。该板型,流道进出口温度10℃时,其流道压降为60Kpa左右,大于允许压降。根据1.4式,欲降低降低流道压降,需降低流道内的介质流速,在总流量不变的情况下,欲降低流道内介质流速,只能增加流道数量,即增加了换热面积。当将流道两端阻力降至50Kpa时,流道的进出口温差大于10℃,根据1.11和1.2式可知,实际换热量大于要求的换热量。
同样的允许阻力,要求板换进出口温差11℃时,当流道阻力满足要求时,流道进出口温差小于要求的温差,不能满足要求。按图2的曲线,此进也应降低流道阻力,即应增加流道数,同时增加了换热面积,可提高流道出口温度,使其满足设计要求。当流道进出口温差满足要求时,流道阻力仅31KPa,远小于允许阻力50Kpa,允许压降利用率较低。
通过上面的分析可以看出:当给定了介质一、二次进口温度,设计条件中的允许压降、要求的介质进出口温差与实际板型的流道压降-进出口温差曲线往往不相匹配,这时均需增加流道数量,降低流道阻力,即增加换热面积才能使板式换热器满足设计要求。这种流道数的调整将导致低效率的设计。
2. 板式换热器孪生板片和热混合
研究表明,对使用最广泛的人字形波纹板来说,其流道阻力-进出口温差特性在很大程度上取决于板片的波纹的倾角。简单地说,就是其它尺寸不变,同样阻力和进口温度条件下,倾角大,介质流速和板间流量均相对小,进出口温差大,换热能力相对强;倾角小,介质流速和板间流量均相对大,进出口温差相对小,换热能力相对弱。因此,对同型号板片,很多厂家开发出除波纹倾角不同,其它几何尺寸和垫片均相同的两种板片-孪生板片。如图3所示,单纯大波纹倾角板片相互组合可形成一种流道,往往被称为高阻流道,单纯小波纹倾角板片相互组合可形成一种流道,往往被称为低阻流道,大小波纹倾角板片相互组合,又可形成一种性能介于高阻和低阻流道之间的第三种流道,往往称为中阻流道。
仍以优力特公司的BR0.25X型板片为例,如图4所示,三种流道可形成三种不同的阻力-进出口温差特性曲线。在一定阻力下,三条曲线即可覆盖一定的温差范围tL-tH。不难看出,在允许的阻力下,当要求的设计温差td在任意两条曲线之间时,如果使用上部曲线对应的流道,介质进出口温差将偏大,使用下部曲线对应的流道,介质进出口温差将偏小。不难推测,如果在一台换热器内,我们把上、下两条曲线对应的流道按一定比例混合,相当于把温差大的介质和温差小的介质在换热器出口角孔连箱内按一定比例混合,一定能够保证混合后的介质温差与设计要求相同,同时换热器阻力与允许阻力非常接近。
这种混合不同流道的设计方法,能够实现换热量、流量和允许压降的几乎完全匹配,在满足设计需求的同时,较使用单一波纹倾角的板型,可减小板式热交换器的换热面积。有些工况条件下,面积最大减小量可高达25%。
3. 混合流道数的计算
假设设计条件中一、二次侧的允许压降分别为ΔP1和ΔP2,一、二次侧流量分别为G1和G2,一、二次侧进口温度分别为t11,t21,介质为水,我们就可以由1.4-1.5式分别计算出在允许压降下三种流道内一、二次侧介质的体积流速和质量流量。介质总流量G与流道内流量g和流道数Nr有如下关系:
由3.1式,可以求出在允许压降下每一侧的流道数量。因为板式热交换器的结构特点,一次侧流道数Nr1与二次侧流道数Nr2必然符合下面的关系:
为了便于分析,我们设定Nr1=Nr2,当对于某具体流道,当计算出的两侧流道数量不等时,需要取其中的较大值,然后由3.2式重新计算另一侧的质量流量。
根据上面的计算结果,我们可以利用1.6-1.13式分别计算出允许压降下三种流道的进出口温差。如果要求的进出口温差Δt介于三种流道的进出口温差之间,则可使用混合流道,因为我们设定两侧流道数相等,所以只要计算出一侧的流道数占比即可。
设混合流道中高于要求温差的某一侧流道数量为Nra,流道内质量流量为ga,所有流道的总流量为Ga,总换热量为Qa,进出口温差为Δta,低于要求温差的流道数量为Nrb,流道内质量流量为gb,进出口温差为Δtb,所有流道的总流量为Gb,总换热量为Qb,设计条件中要求的总流量为G,总换热量为Q,进出口温差为Δt,则有:
3.8-3.10式中Cpt,Cpta,Cptb分别为设计条件中介质平均比热、高阻流道介质平均比热、低阻流道介质平均比热。解3.4-3.10式可得:
即可由3.11,3.12式计算出两种流道的数量。
在计算每种板型在允许压降下流道进出口温度时,大至需要以下几个步骤:
(1) 首先应根据要求的允许压降和进口温度,按1.4-1.5式初步计算单个流道内的体积流速和质量流量,再根据设计条件中介质的总流量,按3.1式分别计算出两侧流道数,当两侧流道数不等时,取其中较大值。再用所取值按3.2式重新计算原计算结果中流道数小的一侧流道内的质量流量和体积流速。
(2) 假设一个二次出口温度t22,按1.12式计算出假设温度下的二次侧换热量qt,再按1.11式计算出一次侧的进出口温差,进一步求出流道一次侧出口温度t12,逆流换热且一次介质降温,二次介质升温时,一次出侧出口温度t12应大于二次介质进口温度t21,因此如果计算出的t1221,应重新假设二次出口温度。
(3) 按计算出的介质出口温度和给定的介质进口温度,修正介质物性。按1.6-1.7式分别计算两侧介质的传热系数α,再按1.8式计算总传热系数,按1.10式计算出两侧介质对数温差,再按1.9式计算流道两侧板片的换热qp。
(4) 比较qt和qp的差值,如果其差值大于规定的精度,从第(2)步开始重新计算,直至qt和qp的差值小于规定的精度。
参考文献:《板式换热器工程设计手册》 作者:杨崇麟等