板式換熱器的設(shè)計(jì)選型及暖通領(lǐng)域的應(yīng)用

前幾期我們一起來(lái)學(xué)習(xí)板式換熱器的原理、特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)以及其安裝使用方法，本期我們?cè)敿?xì)了解下板式換熱器的設(shè)計(jì)選型及暖通領(lǐng)域的應(yīng)用。

板式換熱器的選型原則和選型要點(diǎn)

一、選型原則

原則一：看板型

1、板片型式或波紋式應(yīng)根據(jù)換熱場(chǎng)合的實(shí)際需要而定。

2、對(duì)流量大允許壓降小的情況，應(yīng)選用阻力小的板型，反之選用阻力大的板型。

3、根據(jù)流體壓力和溫度的情況，確定選擇可拆卸式，還是釬焊式。

4、確定板型時(shí)不宜選擇單板面積太小的板片，以免板片數(shù)量過(guò)多，板間流速偏小，傳熱系數(shù)過(guò)低，對(duì)較大的換熱器更應(yīng)注意這個(gè)問(wèn)題。

原則二：看流程和流道

流程指板式換熱器內(nèi)一種介質(zhì)同一流動(dòng)方向的一組并聯(lián)流道，而流道指板式換熱器內(nèi)，相鄰兩板片組成的介質(zhì)流動(dòng)通道。一般情況下，將若干個(gè)流道按并聯(lián)或串聯(lián)的方式連接起來(lái)，以形成冷、熱介質(zhì)通道的不同組合。

流程組合形式應(yīng)根據(jù)換熱和流體阻力計(jì)算，在滿足工藝條件要求下確定。盡量使冷、熱水流道內(nèi)的對(duì)流換熱系數(shù)相等或接近，從而得到最佳的傳熱效果。因?yàn)樵趥鳠岜砻鎯蓚?cè)對(duì)流換熱系數(shù)相等或接近時(shí)傳熱系數(shù)獲得較大值。雖然板式換熱器各板間流速不等，但在換熱和流體阻力計(jì)算時(shí)，仍以平均流速進(jìn)行計(jì)算。由于“U”形單流程的接管都固定在壓緊板上，拆裝方便。

原則三：看壓降校核

在板式換熱器的設(shè)計(jì)選型時(shí)，一般對(duì)壓降有一定的要求，所以應(yīng)對(duì)其進(jìn)行校核。如果校核壓降超過(guò)允許壓降，需重新進(jìn)行設(shè)計(jì)選型計(jì)算，直到滿足工藝要求為止。

二、選型要點(diǎn)

1、流速及取值：

①、換熱管網(wǎng)流速：指進(jìn)、出水管路，見(jiàn)流速表。

②、機(jī)組總管流速：管徑≦ 80時(shí)，選1m/s， ≧ 100時(shí)，見(jiàn)流速表。

③、角孔流速：最大為6m/s (四個(gè)進(jìn)出口)。

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

2、換熱面積：

指換熱器的面積，單板面積*參與換熱片數(shù)(總片數(shù)減二)

①、換熱面積的計(jì)算：

換熱面積=換熱量/換熱系數(shù)/對(duì)數(shù)平均溫差/污垢系數(shù)

②、換熱量的計(jì)算：

換熱量=建筑面積*采暖熱指標(biāo)(即熱負(fù)荷，見(jiàn)指標(biāo)表)

3、介質(zhì)參數(shù)：

①、區(qū)域供暖：暖氣采暖/地?zé)岵膳?10/75 ℃ - 50/75

②、區(qū)域供暖：地?zé)岵膳?10/75 ℃- 40/50 ℃

③、樓宇空調(diào)：風(fēng)機(jī)盤管采暖：110/75 ℃ - 50/60 ℃

④、生活熱水：洗浴、廚房、洗衣房：70/50 ℃ - 10/55 ℃

⑤、泳池供水：游泳池恒溫供水：110/70 ℃ - 10/40 ℃

⑥、超高層空調(diào)制冷：冷水轉(zhuǎn)換：7/11 ℃ - 8/12 ℃

板式換熱器選型計(jì)算的方法及公式

現(xiàn)今板式換熱器選型計(jì)算一般都采用軟件選型。常規(guī)手算方法和公式如下：

(1) 求熱負(fù)荷Q

Q=G.ρ.CP.Δt

(2) 求冷熱流體進(jìn)出口溫度

t2=t1+ Q /G .ρ .CP

(3) 冷熱流體流量

G=Q / ρ .CP .(t2-t1 )

(4) 求平均溫度差Δtm

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

(5) 選擇板型

若所有的板型選擇完，則進(jìn)行結(jié)果分析。

(6) 由K值范圍，計(jì)算板片數(shù)范圍Nmin，Nmax

Nmin = Q / Kmax .Δtm .F P .β

Nmax = Q / Kmin .Δtm .F P .β

(7) 取板片數(shù)N(Nmin≤N≤Nmax )

若N已達(dá)Nmax，做(5)。

(8) 取N的流程組合形式，若組合形式取完則做(7)。

(9) 求Re，Nu

Re = W .de/ ν

Nu =a1.Rea2.Pra3

(10)求a，K傳熱面積F

a = Nu .λ/ de

K= 1 / 1/ah+1/ ac+γc+γc+δ/λ0

F=Q /K .Δtm .β

(11)由傳熱面積F求所需板片數(shù)NN

NN= F/ Fp+ 2

(12)若N

(13)求壓降Δp

Eu = a4.Rea5

Δp = Eu .ρ.W2 .ф

(14) 若Δp>Δ允，做(8);

若Δp≤Δ允，記錄結(jié)果 ，做(8)。

注: 1.(1)、(2)、(3)根據(jù)已知條件的情況進(jìn)行計(jì)算。

2.當(dāng)T1-t2=T2-t1時(shí)采用Δtm = (T1-t2)+(T2-t1)/2

3.修正系數(shù)β一般0.7～0.9。

4.壓降修正系數(shù)ф ，單流程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為常系數(shù)。

選用板式換熱器就是要選擇板片的面積,它的選擇主要有兩種方法，但這兩種都比較難理解，最簡(jiǎn)單的是套用公式：

Q=K×F×Δt

Q——熱負(fù)荷

K——傳熱系數(shù)

F——換熱面積

Δt——傳熱溫差(一般用對(duì)數(shù)溫差)

傳熱系數(shù)取決于換熱器自身的結(jié)構(gòu)，每個(gè)不同流道的板片，都有自身的經(jīng)驗(yàn)公式，如果不嚴(yán)格的話，可以取2000~3000。最后算出的板換的面積要乘以一定的系數(shù)如1.2。

板式換熱器在暖通領(lǐng)域的應(yīng)用

區(qū)域供熱系統(tǒng)

熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)

地?zé)崴┡到y(tǒng)

即熱式生活熱水系統(tǒng)

即熱式特點(diǎn)

可保證用戶隨時(shí)隨地均有熱水供應(yīng)，系統(tǒng)緊湊，無(wú)需儲(chǔ)罐，需要較大的鍋爐容量需要較大的熱交換器。

半即熱式生活熱水系統(tǒng)

半即熱式特點(diǎn)

需要較小的鍋爐容量，需要較小的熱交換器，儲(chǔ)罐內(nèi)易生長(zhǎng)細(xì)菌，需要額外的地方安放儲(chǔ)罐。

游泳池恒溫保持系統(tǒng)

太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)

供冷空調(diào)系統(tǒng)

冷凝器側(cè)應(yīng)用：

1 冷卻塔水冷卻凝結(jié)水

2 海水、河水或井水冷卻凝結(jié)水

3 乙二醇冷卻凝結(jié)水

4 短路冷凍機(jī)組系統(tǒng)

5 地下水冷/熱源系統(tǒng)

6 熱回收系統(tǒng)

冷凝水側(cè)熱交換器可以起到以下作用：

保護(hù)冷凝器免受污染、結(jié)垢和腐蝕

代替冷凝器承受冷卻水側(cè)壓力

能夠在季節(jié)許可時(shí)不運(yùn)行冷凍機(jī)組

能夠?qū)崿F(xiàn)熱回收

節(jié)省昂貴的添加劑

冷卻塔水冷卻凝結(jié)水

海水、河水、或井水冷卻凝結(jié)水

乙二醇冷卻凝結(jié)水

短路冷凍機(jī)組系統(tǒng)

地下水冷/熱源系統(tǒng)

熱回收系統(tǒng)

蒸發(fā)側(cè)的應(yīng)用：

1 壓力接力系統(tǒng)

2 分離冷卻循環(huán)水 (無(wú)壓力接力功能)

3 蓄冰系統(tǒng)

4 區(qū)域供冷系統(tǒng)

5 天花板供冷系統(tǒng)

蒸發(fā)器側(cè)熱交換器可以起到以下作用：

避免冷凍機(jī)組承受高壓(壓力接力系統(tǒng))

減少昂貴、低效添加劑的用量

分離冷卻水系統(tǒng)，以保證局部系統(tǒng)清潔度很高(電子元件生產(chǎn))

減少泄漏所帶來(lái)的損害

壓力接力系統(tǒng)

分離冷卻循環(huán)水系統(tǒng)

蓄冰系統(tǒng)

蓄冰系統(tǒng)設(shè)計(jì)基本要素：

設(shè)定空調(diào)要求

運(yùn)行方案

全蓄冰系統(tǒng)

部分蓄冰系統(tǒng)

冷凍機(jī)組為主系統(tǒng)

蓄冰為主系統(tǒng)

區(qū)域供冷系統(tǒng)

天花板供冷系統(tǒng)

空調(diào)系統(tǒng)其它應(yīng)用方案

1 夏、冬季供冷、熱轉(zhuǎn)換

2 冷凍水預(yù)冷卻系統(tǒng)

板式換熱器在供冷空調(diào)系統(tǒng)中的優(yōu)勢(shì)

1. 傳熱系數(shù)高,對(duì)數(shù)溫差可作到0.5度。

2. 體積小,重量輕,便于安裝,可放置于設(shè)備層。

3. 易于拆卸,方便清理內(nèi)部污垢。

4. 結(jié)構(gòu)堅(jiān)固,可承受較高工作壓力,最高 3.0MPa。

5. 換熱效率高,降低運(yùn)行成本。

6. 固定投資低。

板式換熱機(jī)組基本原理

流經(jīng)用戶散熱片后的低溫水(二次回水)經(jīng)過(guò)濾器除污后，由循環(huán)泵加壓進(jìn)入換熱器，吸收一次熱媒放出的熱量，達(dá)到供水設(shè)定溫度后，再流向供熱管網(wǎng)對(duì)用戶進(jìn)行供熱;

熱源經(jīng)一次熱網(wǎng)(一次水)流經(jīng)過(guò)濾器、調(diào)節(jié)閥、進(jìn)入換熱器放熱后(二次水)，由熱媒回水管返回?zé)嵩?二次回水)被加熱后再次參與循環(huán)換熱;

補(bǔ)水泵根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行情況適時(shí)對(duì)二次循環(huán)水系統(tǒng)進(jìn)行定壓補(bǔ)水。

審核編輯：湯梓紅