板式换热器流道的选择方法与设计
板式换热器设计及其选用
题目：板式换热器设计及其选用目录一、说明书 (2)二、设计方案 (3)三、初步选定 (4)（1）已知两流体的工艺参数（2）确定两流体的物性数据（3）计算热负荷和两流体的质量流速（4）计算两流体的平均传热温差（5）初选换热器型号四、验证 (6)（1）算两流体的流速u（2）算雷诺数Re（3）计算努塞尔特数Nu（4）求两流体的传热系数α（5）求污垢热阻R（6）求总传热系数K，并核算五、核算 (7)（1）压强降△P核算（2）换热器的换热量核算六、结论 (7)七、设计结果 (8)八、附录 (9)表1：板式换热器的污垢热阻图1：多程流程组合的对数平均温差修正系数九、参考文献 (9)一、说明书现有一块建筑用地，建筑面积为12500 m2，采用高温水在板式换热器中加热暖气循环水。
高温水进入板式换热器的温度为100℃，出口的温度为75℃；循环水进入板式换热器的温度为65℃，出口的温度为90℃。
供暖面积热强度为293 kJ／(m2·h)。
要求高温水和循环水经过板式换热器的压强降均不大于100 kPa。
请选择一台型号合适的板式换热器。
（假设板壁热阻和热损失可以忽略）已知的工艺参数：二、设计方案(1) 根据热量平衡的关系，求出未知的换热量和质量流量，同时算出两流体的平均温度差；(2) 参考有关资料、数据，设定总传热系数K，求出换热面积S，根据已知数据初选换热器的型号；(3) 运用有关关联式验证所选换热器是否符合设计要求；(4) 参考有关资料、数据，查出流体的污垢热阻；(5) 根据式求得流体的总传热系数，该值应不小于初设的总传热系数，否则改换其他型号的换热器，由（3）开始重新计算；(6) 如果大于初设值，则再进一步核算两流体的压强降和换热量，是否满足设计要求，否则改换其他型号的换热器，由（3）开始重新计算；(7) 当所选换热器均满足设计要求时，该换热器才是合适的。
三、初步选定（1）已知两流体的工艺参数高温水t1′= 100℃t1〞= 75℃△P1≤100 kPa循环水t2′= 65℃t2〞= 90℃△P2≤100 kPa（2）确定两流体的物性数据高温水的定性温度为：循环水的定性温度为：根据定性温度，分别查取两流体的有关物性数据：① 热的一侧（高温水）在87.5℃下的有关数据如下：密度ρ1 = 970.17 kg／m3定压比热容 cp1 = 4.196 kJ／(kg·℃)导热系数λ1 = 0.67425 W／(m·℃)流体运动黏度ν1 = 0.355×10-6 m2／s 普兰特数 Pr1 = 2.145② 冷的一侧（循环水)在77.5℃下的有关数据如下：密度ρ2 = 976.3 kg／m3定压比热容 cp2 = 4.18 kJ／(kg·℃)导热系数λ2 = 0.669 W／(m·℃)流体运动黏度ν2 = 0.4205×10-6 m2／s普兰特数 Pr2 = 2.465（3）计算热负荷和两流体的质量流速热负荷：高温水质量流速：循环水质量流速：（4）计算两流体的平均传热温差对数平均温度差：循环水的传热单元数：由<图1>查得，取：Ф = 0.942，则平均传热温差：（5）初选换热器型号根据两流体情况，假设K′=3100 W／(m2·℃)，故：传热面积：由换热器系列标准中初选BR0.3型板式换热器，有关工艺参数如下：换热面积 So = 35 m2流程组合单板换热面积 Ao = 0.368 m2单流道截面积Aε = 0.0013392 m2当量直径 de = 0.0072 m板片厚度δo = 0.0008 ( 材料为18.8不锈钢 )传热和压降计算关联式如下：若采用此换热器，则要求过程的总传热系数K≥3100 W／(m2·℃)。
板式换热器的流程组合
板式换热器的流程组合（实用版）编制人：__________________审核人：__________________审批人：__________________编制单位：__________________编制时间：____年____月____日序言下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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板式换热器设计说明书
毕业设计（论文）
（2008届）
题 目55000Nm3h烟气热量回收板式换热器
学 生王玉龙
学 院怀德学院专业班级装备081
校内指导教师张锁龙专业技术职务（宋体 四号 粗体）
校外指导老师（宋体 四号 粗体）专业技术职务（宋体 四号 粗体）
二O—二年五月
55000
摘要
板式换热器的传热性能与版面的波纹形状、尺寸及版面组合方式都有密切关系。对 于任何一种新型结构尺寸板片的传热及阻力特性，都只有通过实验计算测定。对于无相
m/s
mቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
质量
kg
n
板片数
p
压力
Pa
Q
传热量
J/s
r
半径
m
s
板片厚
mm
T
热力学温度
K
t2
空气温度
C
t1
烟气温度
C
Dt
对数平均温差
C
v
流速
m/s
l
导热系数
W/(m.K)
n
温差修正系数
6
板间距
mm
a
正应力
MPa
T
剪应力
MPa
P
密度
3
kg / m
1.
一、毕业设计（论文）题目
55000Nmi^h烟气热量回收板式换热器
3.10压力试验检验报告26
3.11工程造价26
4.板式换热器安装、使用、维修、保养28
5.总结30
参考文献31
致谢32
术语表
符号
名称
单位
A
面积
m2
b
板片宽
m
c
板式换热器选型
板式换热器选型计算书板式换热器选型计算1、选型公式a 、 热负荷计算公式：Q=cm K t其中：Q=热负荷（kcal/h ）、c —介质比热（Kcal/ Kg. °C）、m —介质质量流量（Kg/h ）、△ t —介质进出口温差（C ）（注：m △ t 、c 为同侧参数） ※水的比热为1.0 Kcal/ Kg. Cb 、 换热面积计算公式：A=Q/K. △ t m其中：A —换热面积（吊）、K —传热系数（Kcal/ m 2. C ）△ t m —对数平均温差K 值表:介质水一水蒸汽-水蒸汽--油 冷水一油油一油空气一油K2500〜45001300~2000700〜900500〜700175〜35025 〜58注：K 值按经验取值（流速越大，K 值越大。
水侧板间流速一般在 0.2〜0.8m/s 时可按上表取值，汽侧板间流速一般在15m/s 以内时可按上表取值）1、 目录2、 选型公式3、 选型实例一（水—水）4、 选型实例二（汽—水）5、 选型实例三（油—水）6、 选型实例四（麦芽汁—水）7、 附表一（空调采暖，水—水） 8附表二（空调采暖，汽—水） 9、 附表三（卫生热水，水一水） 10、 附表四（卫生热水，汽一水）2 3 4 510 11 12△ t max △ t min△ t max 为(T1-T2')和(T1' -T2 )之较大值 Ln△ t min 为（T1-T2'）和（T1' -T2 ）之较小值C 、板间流速计算公式： V =qA s n T2 T2' T1'3 3其中V —板间流速（m/s ）、q----体积流量（注意单位转换，m/h - m /s ）、 设-备参数型号 BR0.05 BR0.1 BR0.25 BR0.3 BR0.35 BR0.5 BR0.7 BR1.0 BR1.35最高使用压力Mpa 2.5使用温度范围r -19~200装机最大换热面积 5 15 30 65 80 120 220 350 500 最大流量m/h 10 25 40 120 150 250 430 650 1730 标准接口法兰DN25406580100125150 250 350 单板换热面积m 0.051 0.109 0.238 0.308 0.375 0.55 0.71 1.00 1.35 平均流道截面积m0.000494 0.000656 0.00098 0.00118 0.00119 0.001691 0.002035 0.0286 0.004 设备参考质量Kg 87 290 485 870 980 1800 280037007200A —单通道截面积（具体见下表）、n —流道数2、板式换热器整机技术参数表： 型号说明：BR0.3-1.0-9-E 表示波形为人字形、单板公称换热面积 0.3m 2、设计压力1.0Mpa 、垫片材质EPDM 总换热面积为9 m 2板式换热器 注：以上选型计算方法适用于本公司生产的板式换热器。
板式换热器设计选型计算方法和步骤
序号12、符号名称单位热侧冷侧ρ密度kg/m³ρh ρcCp 定压比热kJ/kg·℃Cph Cpcλ导热系数W/m·℃λh λc v 运动粘度㎡/s Vh Vc Pr 普朗特数Prh Prc345678拟定初值的办法有两种，即当流程法和不等流程法，其判别条件如下：V1/V2＜2时采用等流程法；V1/V2≥2时采用不等流程法。
1）等流程法：先假设热侧流速Wb或冷侧流速Wc中任意一个值，再由VhWc=VcWh计算出另一个值。
对水--水换热介质，一般W取0.2~0.6m/s2)不等流程法：设Z=V1/V2≥2，先假定Wh和Wc中的任一个值，再按一下二式中的一个计算出另一个值WcVh=ZVcWh（当Vh>Vc时）ZWcVh=VcWh（当Vh<Vc时）计算对数平均温度（1）对流量大允许压力降小的情况应选用阻力小的板型，反之，选用阻力大的板型；（2）根据流体压力和温度情况选用可拆卸式或电焊式；（3）不宜选用单板面积太小的板片，以免板片数量过多，板间流速偏小，降低传热系数。
估算传热面积F'（㎡）F'=Q'/K'∆tm选择板型选择台数（1）大中型换热站可选2~3台最多不超过4台（2）选2台时，其每台的热负荷Q=0.6~0.7Q'选3台时，Q=0.4~0.5Q'拟定板间流速初值式中：μ---运动粘度，kg·s/㎡g----重力加速度，m/s²∆tm=(∆大-∆小)/㏑（∆大/∆小）℃当∆大≈∆小时。
可用算术平均温差代替，即∆tn=(∆大+∆小)/2℃计算热负荷Q=Vh·ρh·Cph（θ1-θ2）=Vc·ρc·Cpc(t1-t2)计算项目计算方法物性参数查处冷热流体平均温度的物性参数若Pr查不到，按Pr=3600Cpμg/λ计算设计条件冷热流体的有关参数；体积流量m³/h；进口温度℃；出口温度℃；允许压力降MPa9 10 11 1213 14 1516 17计算实际换热面积F（㎡）F=(2N·n-1)f计算冷热侧压降∆P'c,∆P'h∆P=EuρW2Nx10-6，MPaEu=bRe d考虑积垢对阻力的影响，乘以1.2系数则：∆Pc=1.2∆Pc'∆Ph=1.2∆Ph'计算传热系数K K=(1/αc+1/αh+Rρ+R fc+R fh)-1计算冷热介质的单程流道数n=V/3600SW计算流程数N N=（Fm/f-1）/2n法，其判别条件如下：V1/V2＜2时采用等流程法；V1/V2≥2时采用不等流程法。
单流程、双流程及多流程板式换热器的选择
传热板片是换热器的核心部件，板片的成型工艺及材质特性对密封和换热效率会产生直接影响。
换热器通常以水作为冷却介质，板片多数采用不锈钢薄板制造，在板片上压制有波纹流梢，相邻两板片之间的空间即为介质流道，冷、热流体在板片两侧流动时，通过板片进行热量交换。
波纹所形成的特殊流道，使流体在极低流速的条件下发生湍流(雷诺系数R。
约200)，低雷诺系数下的湍流其有自身除垢效应，有力地破坏隔热边界层，减少界面上液膜热阻。
一般情况下板式换热器的传热系数K值在3 000-6000W/m''℃范围内，同时，两种介质几乎是全逆流流动，热传导效率较高。
在同等换热效率下，板式换热器只需要管壳式换热器面积的1/2-1/4即可达到同样的换热效果。
板式换热器使用1--2年的周期(根据实际使用工况而定)后需要进行必要的拆检、清洗、打压测试等。
对于变形或穿孔等存在问题的板片需要及时更换，在这过程中散热板片的装配必须严格按流程图排列。
流程图是按冷却工艺设计的，采用并联或串联的方式将各板片连接起来，常见的有单流程和双流程(或多流程组合)换热器，单流程换热器的介质接人和流出管口通常都固定压板一侧，热介质和冷介质又分别在固定压板垂直轴线的单侧布置，同一种介质同时在左侧或同时在右侧。
错排板片引起的两介质短路或泄漏单流程板片从密封垫一侧观察，由右边流进的流体总是从右边流出;由左边流进的流体总是从左边流出。
对人字形波纹板片，如果流体从左边流进，而且人字纹指向朝上A型板片，将A板沿垂直于板面的轴线旋转180度就成为B型板片，流体从右边进出。
板式换热器拆检后需要重新按要求夹紧板片，如果为了进一步提高换热能力需要加装板片时.应充分考虑到固定压板和活动压板的变形强度，采用相同等级的实验压力，板片的数量增加同时螺栓的预紧力也需要加大，当两侧压板的弹性变形超出许可的范围，密封件的平面压缩存在径向滑动，形成错位，此时，密封失效，两介质外泄漏或内部相互窜液，无法正常使用。
宽流道板式换热器的设计与选型
宽流道板式换热器设计与选型
宽流道板式换热器属于间壁式换热器，主要用于各种固体、晶体、纤维、浆状物质及高黏度介质换热工况。
板型采用独特的粗波纹、宽间隙通道结构设计，板间流道宽度可以达到6-16mm，板片外廓基本由水平波纹构成，板间无金属接触点，介质可以无限制地流过板片的换热表面而不发生堵塞、滞留现象，它填补了人字型波纹不能应用的特殊介质工况，且具有传统管式换热器所不具备的高传热性能。
宽流道板式换热器在设计选型时，需了解换热介质的一些物性参数，如温度、流量、介质来源、是否含有颗粒物或纤维等，介质中杂质的粒径或长度，是否含有腐蚀性物料等，已确保宽通道换热器设计选型更加合理。
宽流道换热器主要型号如下所示：
型号
接口尺寸波纹深度
(mm)通过性
耐压（MPa）
最大处理量(m³/h)PLK100DN100 4.85可通过颗粒直径3mm 1180PLK200DN2006/11.5可通过颗粒直径6mm 0.6400PLK250DN2508可通过颗粒直径5mm 1700PLK250L
DN250
8
可通过颗粒直径5mm
1
700
板片材质范围304/316L/SMO254/Tita/C276
垫片材质范围NBR/EPDM/Viton
若介质中颗粒物直径在30mm以内，或含有较长的纤维/秸秆，可选择超宽通道智能热交换系统，应用于有机化肥，养殖、屠宰、固液废物处理、生物发酵等冷热交换工艺。
板式换热器选型要点
板式换热器选型要点1、选择型号规格板式换热器型号规格很多种多样，必须依据具体工作状况和运用来决策。
在为客户给予传热解决方法的情况下，需要开展行业交流，例如总流量大压降小的状况，能够选择摩擦阻力较小的板式换热器型号规格，相反也是。
尤其是在选择不锈钢板材式全焊式板式换热器时，必须细心测量温度等主要参数，尽可能适合的型号规格达到长期性平稳的使用。
2.过流道和步骤的选择板式换热器机器设备内的一种物质同一流动性方位的一组串联流道，相仿的板片构成了物质的商品流通安全通道，板换大厂会应用特殊的加工工艺和安装，将不一样的过流道产生不一样的组成，来满足不一样的要求。
能够依据主要参数开展测算选择步骤组成方式，在确保制冷、传热等加工工艺能够做到的状况下，尽可能让各物质过流道内的传热指数贴近，而做到不错的热传导实际效果。
3.压降的选择压降对板式换热器拥有最直接的影响，因此会设定单独的规定。
在板式换热器型号选择时，会考虑到热传导和气体压力，在确保达到加工工艺与安全性规定的前提条件下给予型号选择计划方案和商品。
4、板式换热器选择的普遍方式1）板式换热器的采用必须留意的主要参数有：热交换器材料、压力、设计方案溫度等。
2）采用热交换器时，应尽可能使传热指数小的一侧获得大的流动速度，而且尽可能使两液体传热面两边的传热指数相同或相仿，提升导热系数。
3）带有细沙脏污的液体进到热交换器，必须先历经过虑和沉积。
4）采用板式换热器时，温度差较小侧液体的连接处流动速度不适合过大，应留意能达到气体压力的规定。
5）针对总流量大容许气体压力小的状况应取用摩擦阻力小的板形，相反，采用摩擦阻力大的板形。
6）依据液体工作压力和溫度状况采用脱卸式式或全焊式满足需求。
7）不适合采用双板总面积过小的板片，以防板片总数太多，板间流动速度偏小，减少导热系数。
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板式换热器板片型式或波纹式应根据换热场合的实际需要而定。
对流量大允许压降小的情况，应选用阻力小的板型，反之选用阻力大的板型。
根据流体压力和温度的情况，确定选择可拆卸式，还是钎焊式。
确定板型时不宜选择单板面积太小的板片，以免板片数量过多，板间流速偏小，传热系数过低，对较大的换热器更应注意这个问题。
流程和流道的选择
流程指板式换热器内一种介质同一流动方向的一组并联流道，而流道指板式换热器内，相邻两板片组成的介质流动通道。
一般情况下，将若干个流道按并联或串联的费那个是连接起来，以形成冷、热介质通道的不同组合。
流程组合形式应根据换热和流体阻力计算，在满足工艺条件要求下确定。
尽量使冷、热水流道内的对流换热系数相等或接近，从而得到最佳的传热效果。
因为在传热表面两侧对流换热系数相等或接近时传热系数获得较大值。
虽然板式换热器各板间流速不等，但在换热和流体阻力计算时，仍以平均流速进行计算。
由于“U”形单流程的接管都固定在压紧板上，拆装方便。
在板式换热器的设计选型使，一般对压降有一定的要求，所以应对其进行校核。
如果校核压降超过允许压降，需重新进行设计选型计算，直到满足工艺要求为止。
ARD艾瑞德板式换热器（江阴）有限公司拥有世界上最先进的设计和生产技术以及最全面的换热器专业知识，一直以来ARD艾瑞德板式换热器（江阴）有限公司致力于为全球50多个国家和地区的石油、化工、工业、食品饮料、电力、冶金、造船业、暖通空调等行业的客户提供高品质的板式换热器，目前已有超过50，000台的板式换热器良好地运行于各行业，ARD艾瑞德板式换热器（江阴）有限公司已发展成为可拆式板式换热器领域的全球领导者。
ARD艾瑞德板式换热器（江阴）有限公司同时也是板式换热器配件（换热器板片和换热器密封垫）领域全球排名第一的供应商和维护商。
能够提供世界知名品牌（包括：阿法拉伐/AlfaLaval、斯必克/SPX、安培威/APV、基伊埃/GEA、传特/TRANTER、舒瑞普/SWEP、桑德斯/SONDEX、艾普尔.斯密特/API.Schmidt、日阪/HISAKA、风凯/FUNKE、萨莫威孚/Thermowave、维卡勃Vicarb、东和恩泰
/DONGHWA、艾克森ACCESSEN、MULLER、FISCHER、REHEAT等）的所有型号的板式换热器板片和垫片。
全球约有1/5的板式换热器正在使用ARD艾瑞德板式换热器（江阴）有限公司提供的换热器配件或接受ARD艾瑞德板式换热器（江阴）有限公司的维护服务（包括定期清洗、维修及更换配件等维护服务）。
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