1、目：板式換熱器設計及其選用目錄一、說明書2二、設計方案3三、初步選定4（1）已知兩流體的工藝參數（2）確定兩流體的物性數據（3）計算熱負荷和兩流體的質量流速（4）計算兩流體的平均傳熱溫差（5）初選換熱器型號四、驗證6（1）算兩流體的流速u算雷諾數Re計算努塞爾特數Nu求兩流體的傳熱系數a求污垢熱阻R求總傳熱系數K,并核算五、核算7壓強降AP核算換熱器的換熱量核算六、結論7七、設計結果8八、附錄9表1：板式換熱器的污垢熱阻圖1：多程流程組合的對數平均溫差修正系數九、參考文獻9一、說明書現有一塊建筑用地，建筑面積為12500m2，采用高溫水在板式換熱器中加熱暖氣循環水。高溫水進入板式換熱器的溫度為

2、100C，出口的溫度為75C；循環水進入板式換熱器的溫度為65C，出口的溫度為90C。供暖面積熱強度為293kJ/（m2h）。要求高溫水和循環水經過板式換熱器的壓強降均不大于100kPa。請選擇一臺型號合適的板式換熱器。（假設板壁熱阻和熱損失可以忽略）已知的工藝參數：住宅建筑面積（m2）12500供暖面積熱強度（kJ/（m2h）293流體名稱高溫水循環水進口溫度（C）10065出口溫度（C）7590壓強降（kPa）100100.、rL、I二、設計方案（1）根據熱量平衡的關系，求出未知的換熱量和質量流量，同時算出兩流體的平均溫度差；(2)參考有關資料、數據，設定總傳熱系數K,求出換熱面積S,根據

3、已知數據初選換熱器的型號；運用有關關聯式驗證所選換熱器是否符合設計要求參考有關資料、數據，查出流體的污垢熱阻；根據式K=!求得流體的總傳熱系數，該值應不小于初設的總傳熱系數，否則改換其他型號的換熱器，由(3)開始重新計算；如果大于初設值，則再進一步核算兩流體的壓強降和換熱量，是否滿足設計要求，否則改換其他型號的換熱器，由(3)開始重新計算；當所選換熱器均滿足設計要求時，該換熱器才是合適的。三、初步選定(1)已知兩流體的工藝參數高溫水tr=100C11=75CP1W100kPa循環水12Z=65Ct2=90CP2W100kPa2）確定兩流體的物性數據高溫水的定性溫度為：循環水的定性溫度為：根據定

4、性溫度，分別查取兩流體的有關物性數據：熱的一側（高溫水）在87.5C下的有關數據如下:密度P1=970.17kg/m3定壓比熱容cp1=4.196kJ/(kgC)導熱系數入1二0.67425W/(mC)流體運動黏度v1=0.355X10-6m2/s普蘭特數Pr1=2.145冷的一側（循環水）在77.5C下的有關數據如下:密度p2=976.3kg/m3定壓比熱容cp2=4.18kJ/(kgC)導熱系數入2=0.669W/(mC)流體運動黏度v2=0.4205X10-6m2/s普蘭特數Pr2=2.4653）計算熱負荷和兩流體的質量流速熱負荷：y=293x12500=3662500AJ/A=10i7

5、361.1（）高溫水質量流速：3662500一莎而誠一訕4（的）循環水質量流速：Q3662500（宀,（9065）x4.189=（趁4）計算兩流體的平均傳熱溫差對數平均溫度差：循環水的傳熱單元數：NTU由圖1查得，取：二0.942,則平均傳熱溫差：At=6t!=0.942x10=9.42Cm5）初選換熱器型號根據兩流體情況，假設K=3100W/（m2C）,故:傳熱面積：換熱面積So=35m2由換熱器系列標準中初選BR0.3型板式換熱器，有關工藝參數如下:流程組合捋伽)單板換熱面積Ao=0.368m2單流道截面積Ae=0.0013392m2當量直徑de=0.0072m板片厚度5o=0.0008(

6、材料為18.8不銹鋼)傳熱和壓降計算關聯式如下：Nz/=0.349Re064P嚴小壓縮療道:Ew=107744Re噸擴張流道：Eu=44329Re訕若采用此換熱器，則要求過程的總傳熱系數K23100W/(m2C)。四、驗證(1)算兩流體的流速u：高溫水流速：349W,亠皿叫360()3600 x24x).(J013392循環水流速：總U：；%“T2)算雷諾數Re：ReRe0.0072x0.311=if/0.355x10*0-0072x0.31乂仁55450.4025x1043)計算努塞爾特數Nu：,Vw,=0.349Re；1Pr；=0.349x6307x2,145=119.6=0.349Re1

7、1Pr；1=0.349x5545rdlx2.465L=125.7求兩流體的傳熱系數a：高溫水傳熱系數：轡叱一仏器薦匸心加P循環水傳熱系數：5)求污垢熱阻R：參考表二選取兩流體的污垢熱阻為：R二心二0.45疋1()(m2)/W求總傳熱系數K,并核算:在板壁熱阻和熱損失可以忽略時，總傳熱系數為：(+0.45x10“十?c?0_+045xiQ*十_ju120016.3H679丿=3!84.7r/(m?-C)計算表明，K大于選擇該型號換熱器的初設值Kz=3100W/(m2C),故初選的BR0.3型板式換熱器是合適的，滿足設計要求。五、核算壓強降AP核算:熱側流道為流體壓縮流道，冷側流道為流體擴張流道E

8、u,=107744Re.iut=107744x6307-宀=246.3Eu,=449329Re=449329x5545=216.5高溫水壓強降：AP=叫Eli、卩嚴：=2x246.3x970.17x0311=46223.6PaAP循環水壓強降：2、-mEu、p工-2x216.5x976.3x031=40625APa&F、計算表明，高溫水和冷卻水的壓強降均滿足設計要求。2)換熱器的換熱量核算：Qf=KSJ=31845x35x442=1049995&護而實際設計要求的熱負荷量為：Q=1017361.1W即：Q，Q故，換熱器的換熱量滿足設計要求六、結論通過計算表明，所選的BRO.3型換熱器滿足該住宅

9、地用于高溫水加熱暖氣循環水的設計要求。（板壁熱阻和熱損失可以忽略的情況下）。七、設計結果換熱器型式：BRO.3型板式換熱器換熱面積（m2）：35流程組合:2x242x24（逆流）單板換熱面積（m2）；0.368單流道截面積（m2）：0.0013392當量直徑（m）：0.0072板片厚度（m）：0.0008材料：18.8不銹鋼板式換熱器構造：1前支柱；2活動壓緊板；3上導桿；4墊片；5板片;工藝參數6固定壓緊板；7下導桿;8壓緊螺柱、螺母。名稱熱側冷側物料名稱高溫水循環水操作溫度（C）100/7565/90流量（kg/h）3491434972流體密度（kg/m3）970.17976.3流速（m/

10、s）0.3110.31傳熱量（W）1049995.6總傳熱系數（W/（m2C）3184.7對流傳熱系數（W/（m2C）1120011679污垢系數（m2C）/W）0.45X10-40.45X10-4壓強降（Pa）46223.640625.1八、附板式換熱器的污垢熱阻(m2C)/W多程流程組合的對數平均溫差修正系數:t-4-ftnJO.OOOWF貝r.i:七0UOOUL丁lsOXIOW.pffi3冊打貞片記lh冊旺購畑倉敢DUIOKlNA.OWJQb:腫:刃&un+Q.lXffW-(l.nOJ20.00&J13九、參考文獻(1)板式換熱器工程設計手冊(重排本)楊崇麟主編.北京：機械工業出版社，1

11、998；板式換熱器的設計與應用J劉相宜山東能源，1989年(4)：15。換熱器設計手冊(第三卷)ME.U.施林德爾馬慶芳等譯北京：機械工業出版社，1988；換熱器設計手冊錢頌文等譯北京：化學工業出版社，2002；熱交換器設計手冊(下冊)M尾花英朗日.北京：石油工業出版社，1981；熱交換器原理與設計史美中、王中錚東南大學出版社，1996.11；換熱器原理及計算M朱聘冠北京：清華大學出版社，1989；機械設計課程設計鞏云鵬.東北大學出版社，2000.12.傳熱學M楊世銘北京：人民出版社，1981；換熱器(中冊)M蘭州石油機械研究所主編.北京：烴加工出版社，1988；換熱器中文名稱：換熱器英文名稱：heatexchanger其他名稱：熱交換器定義：將熱量從一種載熱介質傳遞給另一種載熱介質的裝置。應用學科：航空科技（一級學科）；航空安全、生命保障系統與航空醫學（二級學科）以上內容由全國科學技術名詞審定委員會審定公布換熱器換熱器（英語翻譯：heatexchanger），是將熱流體的部分熱量傳遞給冷流體的設備，又稱熱交換器。換熱器是化工、石油、動力、食品及其它許多工業部門的通用設備，在生產中占有重要地位。在化工生產中換熱器可作為加熱器、冷