板式换热器的设计选型及暖通领域的应用

前几期我们一起来学习板式换热器的原理、特点、结构以及其安装使用方法，本期我们详细了解下板式换热器的设计选型及暖通领域的应用。

板式换热器的选型原则和选型要点

一、选型原则

原则一：看板型

1、板片型式或波纹式应根据换热场合的实际需要而定。

2、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。

3、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。

4、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。

原则二：看流程和流道

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方式连接起来，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。

原则三：看压降校核

在板式换热器的设计选型时，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。

二、选型要点

1、流速及取值：

①、换热管网流速：指进、出水管路，见流速表。

②、机组总管流速：管径≦ 80时，选1m/s， ≧ 100时，见流速表。

③、角孔流速：最大为6m/s (四个进出口)。

④、板间流速：0.4 ～ 0.8m/s(L型0.8，M型0.6，H型0.4)。

2、换热面积：

指换热器的面积，单板面积*参与换热片数(总片数减二)

①、换热面积的计算：

换热面积=换热量/换热系数/对数平均温差/污垢系数

②、换热量的计算：

换热量=建筑面积*采暖热指标(即热负荷，见指标表)

3、介质参数：

①、区域供暖：暖气采暖/地热采暖：110/75 ℃ - 50/75

②、区域供暖：地热采暖：110/75 ℃- 40/50 ℃

③、楼宇空调：风机盘管采暖：110/75 ℃ - 50/60 ℃

④、生活热水：洗浴、厨房、洗衣房：70/50 ℃ - 10/55 ℃

⑤、泳池供水：游泳池恒温供水：110/70 ℃ - 10/40 ℃

⑥、超高层空调制冷：冷水转换：7/11 ℃ - 8/12 ℃

板式换热器选型计算的方法及公式

现今板式换热器选型计算一般都采用软件选型。常规手算方法和公式如下：

(1) 求热负荷Q

Q=G.ρ.CP.Δt

(2) 求冷热流体进出口温度

t2=t1+ Q /G .ρ .CP

(3) 冷热流体流量

G=Q / ρ .CP .(t2-t1 )

(4) 求平均温度差Δtm

Δtm=(T1-t2)-(T2-t1)/In(T1-t2)/(T2-t1)或Δtm=(T1-t2)+(T2-t1)/2

(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

Nmin = Q / Kmax .Δtm .F P .β

Nmax = Q / Kmin .Δtm .F P .β

(7) 取板片数N(Nmin≤N≤Nmax )

若N已达Nmax，做(5)。

(8) 取N的流程组合形式，若组合形式取完则做(7)。

(9) 求Re，Nu

Re = W .de/ ν

Nu =a1.Rea2.Pra3

(10)求a，K传热面积F

a = Nu .λ/ de

K= 1 / 1/ah+1/ ac+γc+γc+δ/λ0

F=Q /K .Δtm .β

(11)由传热面积F求所需板片数NN

NN= F/ Fp+ 2

(12)若N

(13)求压降Δp

Eu = a4.Rea5

Δp = Eu .ρ.W2 .ф

(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。

4.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。

5.a1、a2、a3、a4、a5为常系数。

选用板式换热器就是要选择板片的面积,它的选择主要有两种方法，但这两种都比较难理解，最简单的是套用公式：

Q=K×F×Δt

Q——热负荷

K——传热系数

F——换热面积

Δt——传热温差(一般用对数温差)

传热系数取决于换热器自身的结构，每个不同流道的板片，都有自身的经验公式，如果不严格的话，可以取2000~3000。最后算出的板换的面积要乘以一定的系数如1.2。

板式换热器在暖通领域的应用

区域供热系统

热电联产系统

地热水供暖系统

即热式生活热水系统

即热式特点

可保证用户随时随地均有热水供应，系统紧凑，无需储罐，需要较大的锅炉容量需要较大的热交换器。

半即热式生活热水系统

半即热式特点

需要较小的锅炉容量，需要较小的热交换器，储罐内易生长细菌，需要额外的地方安放储罐。

游泳池恒温保持系统

太阳能热水系统

供冷空调系统

冷凝器侧应用：

1 冷却塔水冷却凝结水

2 海水、河水或井水冷却凝结水

3 乙二醇冷却凝结水

4 短路冷冻机组系统

5 地下水冷/热源系统

6 热回收系统

冷凝水侧热交换器可以起到以下作用：

保护冷凝器免受污染、结垢和腐蚀

代替冷凝器承受冷却水侧压力

能够在季节许可时不运行冷冻机组

能够实现热回收

节省昂贵的添加剂

冷却塔水冷却凝结水

海水、河水、或井水冷却凝结水

乙二醇冷却凝结水

短路冷冻机组系统

地下水冷/热源系统

热回收系统

蒸发侧的应用：

1 压力接力系统

2 分离冷却循环水 (无压力接力功能)

3 蓄冰系统

4 区域供冷系统

5 天花板供冷系统

蒸发器侧热交换器可以起到以下作用：

避免冷冻机组承受高压(压力接力系统)

减少昂贵、低效添加剂的用量

分离冷却水系统，以保证局部系统清洁度很高(电子元件生产)

减少泄漏所带来的损害

压力接力系统

分离冷却循环水系统

蓄冰系统

蓄冰系统设计基本要素：

设定空调要求

运行方案

全蓄冰系统

部分蓄冰系统

冷冻机组为主系统

蓄冰为主系统

区域供冷系统

天花板供冷系统

空调系统其它应用方案

1 夏、冬季供冷、热转换

2 冷冻水预冷却系统

板式换热器在供冷空调系统中的优势

1. 传热系数高,对数温差可作到0.5度。

2. 体积小,重量轻,便于安装,可放置于设备层。

3. 易于拆卸,方便清理内部污垢。

4. 结构坚固,可承受较高工作压力,最高 3.0MPa。

5. 换热效率高,降低运行成本。

6. 固定投资低。

板式换热机组基本原理

流经用户散热片后的低温水(二次回水)经过滤器除污后，由循环泵加压进入换热器，吸收一次热媒放出的热量，达到供水设定温度后，再流向供热管网对用户进行供热;

热源经一次热网(一次水)流经过滤器、调节阀、进入换热器放热后(二次水)，由热媒回水管返回热源(二次回水)被加热后再次参与循环换热;

补水泵根据系统运行情况适时对二次循环水系统进行定压补水。

审核编辑：汤梓红