多股流换热器项目设计方案

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1、多股流换热器项目设计方案1．简介多股流换热器首先应用在同时传输超过两种冷热流体的低温过程[1]。这种类型的换热器为了实现这种目标采用了外壳、螺旋管、板、翅。外壳和螺旋器能够处理一个冷流体对应两个或多个热流体，反之亦然，板翅式换热器的几何结构设计在同一个单元里能处理两种以上的热流体和冷流体。命名A表面传热面积m2Ac自由流通面积m2a传热系数比率(公式(8))b传热指数(公式(8))Cp热容量(J/kg℃)CP热容流率(W/℃)dh水力直径(m)F摩擦系数fs表面积比总面积H焓(kW)HT换热器高度(m)h传热系数(W/m2℃)h

2、A表面积总传热系数(W/℃)j科尔伯恩系数(StPr2=3)k水的热导率(W/m℃)Kh常用传热系数方程(热水力模型)Kp压降方程中的常量(热水力模型)56L换热器长度(m)m质量流量(kg/s)Np每流段落Pr普朗特数DP压降Q热负荷(W)R污垢热阻(m2·℃/W)Re雷偌数RW墙体热阻(m2·℃/W)St斯坦顿数T温度(℃)V通道体积(m3)VT换热器总体积(m3)W换热器宽度(m)x摩擦系数与雷偌数比率(公式(9))y摩擦指数与雷偌数比率(公式(9))下标1交换器1侧2交换器2侧w壁条件希腊字母α换热器一侧的总换热面积与总

3、体积的比值（m2/m3）56β换热器一侧的总换热面积与板块之间体积比（m2/m3）δ板间距（m）ε板厚度（mm）κ翅片的导热系数(W/m℃)μ粘度（kg/ms）ρ密度（kg/m3）η翅片保温系数τ翅片厚度（mm）至于有人建议，热回收网络至少需要N-1个独立的交换器，其中N是在这个过程中流体附加效用的数目[2]，如果所有热力研究在一个独立的单元实现，那么空间、重量、支撑结构的节省就能实现，因此对于设计多股流换热器方法的发展这是一个动力。主要关注的是关于能操作的如温度、压力和限制应用的如比较干净的液体对多流体在经常使用的扳翅热交换器

4、型号中应用的限制。由于多股流换热器是一个几种不同流体换热的独立单元，因此预计一系列的热交换将发生在这个单元里[3]。由于流体在出口和入口温度的不同和物理特性的不同导致了没有相同的热量传输能力。一个多流换热器可能由大量的段落或具有冷热流的通道组成。在管道的基础上进行这样的系统传热计算是复杂的，因为这涉及到了通道总数目和管道与管道之间的相互作用。多流换热器以前的工作是基于“常规壁面温度假设”。这意味着，在垂直于流动方向的任何位置，所有分离板上的温度相同[4]。随后的研究已经取代了常规壁温假设，一种更全面的分析正如在非相邻层的鳍片间的

5、热传导[3,5-7]其中包括热流在一个含有多种流体的单元里流通的所有可能路径。多流体换热器目前设计方法考虑分段区域一种流体在一个独立的路径上的设计，[8-10]。这一设计应用的结果是每一滴流会形成一系列具有对应热负荷和压力的流长。单流的长度就是用来选择一个共同的长度和不断改变其它流体的翅式直到单流长度尺寸在一个合理的范围。板式和翅片式多流换热器的热设计必须显示以下：总交换量;交换器尺寸（高度，宽度和长度），每条流的途径或通道数目;每条流的翅片类型;换热系数和压降。在这项工作中，基本要素和基本认识导致一个合理的设计方法是否能够提出

6、。56本文中该设计方法的开发主要涉及以下六个步骤：(1)温度、焓复合曲线图和复合曲线来确定焓间隔，温度场，热负荷和人口流体[11-14]；(2)通过热负荷使每种流体衍生物达到均匀。(3)运用体积的设计公式[15]来确定块长度和宽度；(4)选择适当的翅片或每种流体的二次曲面来实现统一的有效值(hA)。[13，14]；(5)通过通道数量和压降的测量来确定块高度；(6)通过降低压降缓和块尺寸。在这项工作的发展方面取得的主要假设是：稳态运行，单相的传热过程，绝热操作，流体性质不变，恒定传热系数，可忽略的穿墙纵向热传导，流体分布均匀。另外

7、，假定鳍热和摩擦性能数据分别为凯斯和伦敦[16]，这将在本工作中使用，而且只对普朗特数大于1的液体有效。2．图形表示的多流换热器如图1所示的复合曲线，代表了整个过程的热平衡。它们是由一冷一热复合而成。热复合曲线代表的是参加这一进程的所有热流体的热量总和，另一方面，冷复合曲线，代表的是必须添加到这一进程的总热量，是所有冷流体在这个过程中所需的。当两条曲线的叠加，它们之间的重叠显示的热量，可在进程中收回，而两端的超量，表明了过程需外加热量和制冷量达到热平衡。当假设物理性质不变，复合曲线中的每个斜率变化关系到流体的进入和流出。如果在坡

8、度变化时绘制一条垂线，热回收全过程就会分割成各种区间。这些被称为焓间隔，其以温度场（入口和出口温度），热负荷和流体数量为特点。对绘制这些曲线的技术已渐渐成熟[17]，曲线之间几乎最近点处称为压力。热交换器的传热过程需要通过换热网络。考虑到双流体换热器的最少个数需