计算+选型+HTRI板式换热器工程设计技术

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1、PlateHeatExchanger板式换热器工程设计技术王学生教授华东理工大学化工机械研究所主要内容1.板式换热器设计方法2.板式换热器压降分析3.确定换热器有效度的求解方法4.板式换热器及其组件的选择5.HTRI计算2板式换热器工程设计技术1.板式换热器设计方法31.板式换热器设计方法板式热交换器是近几十年来得到发展和广泛应用的一种新型高效、紧凑的热交换器。它由一系列互相平行、具有波纹表面的薄金属板相叠而成，比螺旋板式热交换器更为紧凑，传热性能更好。应用面很广，适宜用于医药、食品、制酒、饮

2、料合成纤维、造船、化工等工业，并且随着板型、结构上的改进，正在进一步扩大它的应用领域。国外著名的生产厂家有瑞典AFLA-LAVAI公司、英国APV公司、日本日阪制作所等。我国在板式热交换器的设计与制造上也已达到较高的水平。41.板式换热器设计方法1.1构造和工作原理板式热交换器按构造分为可拆卸（密封垫式）、焊接式和板壳式三类，以密封垫式的应用为最广。它们的工作原理基本相同。可拆卸板式热交换器由三个主要部件：传热板片、密封垫片、压紧装置及其他一些部件等组成。51.板式换热器设计方法1.1构造和

3、工作原理在固定压紧板上，交替地安放一张板片和一个垫圈，然后安放活动压紧板，旋紧压紧螺栓即构成一台板式热交换器。各传热板片按一定的顺序相叠即形成板片间的流道，冷、热流体在板片两侧各自的流道内流动，通过传热板片进行热交换61.板式换热器设计方法传热板片传热板片是板式热交换器的关键件。它的设计主要考虑两方面因素:(1)使流体在低速下发生强烈湍流，以强化传热；(2)提高板片刚度，能耐较高的压力。为满足不同传热场合的需要，人们已研发出多种多样的波纹板片，以人字形波纹板和水平平直波纹板为最广。71.板式换

4、热器设计方法传热板片81.板式换热器设计方法密封垫片安装于密封槽中，防止流体的外漏和两流体之间内漏，运行中承受压力和温度，而且受着工作流体的侵蚀，在多次拆装后还应具有良好的弹性。双道密封能更好地防止内漏，为了能及时发现内漏，在密封垫圈上开有凹槽（信号孔），出现泄漏，流体将首先由此泄出。91.板式换热器设计方法压紧装置它包括固定与活动的压紧板、压紧螺栓。它用于将垫片压紧，产生足够密封力，使得热交换器在工作时不发生泄漏，通过旋紧螺栓来产生压紧力。板式热交换器有多种框架形式：双支撑框架式、悬臂式、带中间

5、隔板双支撑框架式等。101.板式换热器设计方法1.2流程组合为了满足传热和压力降的要求，对于板式热交换器可进行多种方式的流程和通道数的配置。流程：某一种介质在换热器中流动方向的数量，流动方向每改变一次就增加一个流程。通道：每个流程中某一介质按同方向流动的通道数量。111.板式换热器设计方法1.2流程组合流体的流动可以是串联、并联（这时形成纯逆流）和混联（一种流体为并联，而另一种流体为串联）。流程可以是单流程或多流程，两流体的流程数可以相等或不相等。两流体的流程中通道数一定要相等。121.板式

6、换热器设计方法1.2流程组合131.板式换热器设计方法1.2流程组合板式换热器内流程与通道的配置方式常以下列数学形式表示：式中：M，M，…M：从固定压紧板开始，甲流体侧流道数相12i同的流程数；N，N，…N：对应于M，M，…M中的流道数；12i12im，m，…m：从固定压紧板开始，乙流体侧流道数相12i同的流程数；n，n，…n：对应于m，m，…m中的流道数。1412i12i1.板式换热器设计方法1.2流程组合下图表示了流程组合的实例，其中横线上方（1×4）表示甲流体为单流程、四通道，横线下方（2×

7、2）表示乙流体为两流程、两通道。151.板式换热器设计方法1.3传热计算传热计算的基本方程式，需要注意，由于板片的角孔及密封垫片等处并不参与传热，板片又是波纹形的，其传热面积应该是扣除不参与部分后板片的展开面积，即有效传热面积。平均温差Δt的计算是按纯逆流情况下对数平均温差值mΔt1m再乘以修正系数ψ，即，tttttt121hicomlln(tt12/)ttt2hoci温度相同时，逆流布置获得的对数平均温差最大161.板式换热器设计方法1.3传热计算修正系数ψ可由图查取：

8、温差修正系数(NTU法时)温差修正系数(LMTD法时)171.板式换热器设计方法1.3传热计算传热系数K的计算，在已知两侧对流换热系数及垢阻条件下，仍用以往常用的公式，即式中，δ与λ分别为板片厚及其导热系数；rr为板1、2片两侧的污垢热阻；αα为板片两侧传热系数。1、2181.板式换热器设计方法1.3传热计算介质在板式换热器中一般呈湍流状态流动，通常用以下准则方程式来计算对流给热系数α1、α2式中C、m、n值随板片、流体和流动的类型不同而不同。C、n通常有一定的范围，C在0.15~