【正文】 于蒸發(fā)的工況，則相反，蒸發(fā)的介質(zhì)采用單程，由下而上，使蒸汽從上部排出。 （ 3） 板片選擇 恰當(dāng)?shù)膯伟迕?積，可得到較好的流程組合，使得程數(shù)少，流體阻力小。角孔的尺寸與單板面積有一定的內(nèi)在聯(lián)系，為使流體通過角孔流道不致?lián)p失過多壓力，一般取流體在角孔中的流速為 4～ 6sm/，表 41 列出了單板面積和處理量的關(guān)系，表中流體通過角孔以 6sm/計算的。 表 41 單板面積與處理量的關(guān)系 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 26 （4）材料選擇 板片的原材料厚度為 ～ mm，壓制成波紋板后允許有 25%的減薄量 .于是最薄處的厚度為 ～ ，對板片采用表面防腐措施是難以奏效的，因此一定要選用耐腐蝕的材料進(jìn)行制造。 墊片材料既要耐溫又要耐腐蝕。各種墊片材料容許的適用溫度。 波紋板的型式，應(yīng)按工藝條件進(jìn)行選擇，人字形波紋板片是廣為采用的板片，人字角大的板片 (如： 120?? ，稱為 H 板片 )，適用于允許阻力損失較大，而要求傳熱效率高的場合 。人字角小的板片 (如 70?? ，稱為 L 板片 )，適用于對阻力損失限制極嚴(yán)的場合。水平平直波紋板片則適用于對傳熱效率、阻力損失都適中的場合。對于兩種換熱流體，其流量差別甚大，則應(yīng)考慮選用非對稱流道 (或稱寬窄間隙流道 )的板片來組裝板式換熱器。對于兩換熱流體的對數(shù)溫度很大，流量差亦很大的換熱工況，選用長寬比較小的波紋板較為理想。 （ 5） 流體的選取 單相換熱時，逆流具有最大的平均傳熱溫差。在一般換 熱器的工程設(shè)計中都盡量把流體布置為逆流。對板式換熱器來說，要做到這一點，兩側(cè)必須為等程。若安排為不等程，則順逆流需交替出現(xiàn)，此時的平均傳熱溫差將明顯小于純逆流時。在相變換熱時順流布置與逆流布置平均溫差的區(qū)別比單相換熱時小，但由于這時牙尖大小與流向有密切關(guān)系，所以相對流向的選擇將主要考慮壓降因素，其次才是平均溫差。其中要特別注意的是，有相變的流體除不宜采用多程外，還要求要從板片的上部進(jìn)，下部出，以便排除冷凝液體。 （ 6） 并聯(lián)流道數(shù)的選取 一程中并聯(lián)流道數(shù)的數(shù)目視給定流量及選取的流速而定，流速的高低受制于允許壓降，在可能的最大流速以內(nèi)，并聯(lián)流道數(shù)目取決于流量的大小。 單板面積， 2m 角孔直徑， mm 40～ 50 65～ 90 80～ 100 125～ 170 175～ 200 單臺最大理量， 3/mh 27～ 42 71～ 137 108～ 170 265～ 380 520～ 680 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 27 （ 7） 單板面積的選擇 單板面積過小，則板式換熱器的板片數(shù)多，也使得占地面積增大，程數(shù)增多，導(dǎo)致阻力降增大；反之，雖然占地面積和阻力降減小了，卻難以保證板間通道必要的流速。單板面積可按流體流過角孔的速度為 6m/s 左右考慮。 設(shè)計計算公式和曲線 （ 1） 傳熱的基本方程式 mQ KA t?? （ 43） 式中： Q傳熱量， /kJh ； A換熱面積， 2m ； K 總 傳熱系數(shù)， 2/( )W m K? ； mt? 傳熱平均溫差，系對數(shù)平均溫差乘以板片組合校正系數(shù)，C?。 （ 2）換熱量計算式 39。 39。39。()mpQ q C t t?? （ 44） 式中： mq 流體質(zhì)量流量， /kgh ； pC 流體比熱容，)/( KkgkJ ?； 39。t 、 39。39。t 分別表示某流體進(jìn)出口溫度，C?。 （ 3）加熱水流通段面積計算式 39。39。3600d Gf vM?? ? ? ? （ 45） 式中： 39。df 流通段面積，2m； G傳熱量， /kJh ； 39。v 板 內(nèi)取定流速 ,s/； ?水的密度， 3/kgm ； M 流程數(shù)。 （ 4）流道數(shù)的計算 39。= ddfn f （ 46） 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 28 式中： n流道數(shù)； 39。df 流通段面積，2m； df 單通道流通截面積，2。 （ 5）流道內(nèi)實際流速的計算 v= 3600 dGn f M?? ? ? ? （ 47） 式中： v流道內(nèi)實際流速， sm/； G傳熱量， /kJh 。 （ 6）換熱面積計算式 39。 1 1 2 2( 1 )dF F M n M n? ? ? ? ? ? （ 48） （ 7）雷諾數(shù)計算式 vRe = ed?? （ 49） 式中： ed 當(dāng)量直徑， m； ?運動粘度， 2/ms。 （ 8）對流傳熱準(zhǔn)則數(shù)關(guān)系式 ( 0 .3 )R e P rnNu C?? 或 （ 410） 式中： C系數(shù)，由實驗求得； N指數(shù)，由實驗求得； Re 雷諾準(zhǔn)則數(shù)，無因次； Pr 普朗特準(zhǔn)數(shù)，無因次。 這一關(guān)聯(lián)式有很多，各個廠家生產(chǎn)的板片不同，所得到的關(guān)聯(lián)式也不盡相同。 參考公式如下： 0 .7 0 .3 30 .3 5 R e P rNu ? （ 411） 典型的數(shù)據(jù)為： 系數(shù)為 ～ ； Re 指數(shù)為 ～ ； Pr 指數(shù)為 ～ (通常為 )。 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 29 （ 9）換熱面積計算式 00( 2 )eA N A N A? ? ? （ 412） 式中： A 換熱器換熱 面積， 2m ； 0A 單板換熱面積， 2m ； eN 有效傳熱板片數(shù)； N 總的 板片數(shù)。 (10)對流傳熱系數(shù)計算式 e=Nud ?? ? （ 413） 式中： ? 對流換熱系數(shù)，)/( 2 KmW ?； (11)總傳熱系數(shù)計算式 在板式換熱器中，熱量從高溫物體傳向低溫物體的過程中，通常存在著五項熱阻：板片熱側(cè)流體傳熱熱阻11?，污垢層熱阻 1R ，板片熱阻p??，板片冷側(cè)流體傳熱熱阻，污垢層熱阻 2R 。它們之和即為總熱阻，總熱阻的倒數(shù)也就是總傳熱系數(shù)，其計算式為： K= 1121211()pRR?? ? ? ?? ? ? ? (414) 式中 : 1? 和 2? 分別為板片兩側(cè)的傳熱膜系數(shù)，)/( 2 KmW ?； 1R 和 2R 板片兩側(cè)污垢系數(shù)，)/( 2?； ?板片厚度， m； p? 板片導(dǎo)熱系數(shù)， W /(m? K) 。 （ 12）傳熱溫差 mt? 計算式 m lmtt?? ? ? （ 415） m ax m inm axm inlnlmttt tt? ? ??? ?? （ 416） 式中： max mintt??和 逆流換熱時冷熱兩流體端部溫差的最大值和最小值，C?； 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 30 lmt? 對數(shù)平均溫差，C?； ?隨不同的 流程組合，導(dǎo)致冷熱流體流動方向差修正系數(shù)，可從圖查取。 圖 2 并聯(lián)流程（框式）組合對數(shù)平均溫差修正系數(shù) 圖 43 串聯(lián)流程組合對數(shù)平均溫差修正系數(shù) 圖 44 多程流程組合的對數(shù)平均溫差修正系數(shù) 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 31 （ 13）當(dāng)量直徑計算式 4 / 2 ( ) 2ed W b b b?? ? ? （ 417） 式中 ： ?板間流速寬度， m ； b板間流道平均間隙， m ； d板間當(dāng)量直徑， m 。 （ 14）流體阻力計算歐拉數(shù) Eu 關(guān)聯(lián)式 = RedEu b （ 418） 式中 系數(shù) b、指數(shù) d— 隨不同型式的板片而異，又是實驗求得，制為造廠為其提供的公式中已確定具體的數(shù)值。 或 22= R e =dEu b Eu?? ?? （ 419） 式中： ?流速 ， m/s； ? 流體密度， 3/kgm 。 選歐拉關(guān)系式為： R eEu ?? （ 420） （ 15）壓降計算關(guān)聯(lián)式 2p Eu v?? ? ? （ 421） （ 16）污垢熱阻的選擇 表 42 污垢的選取 流體名稱 污垢熱阻 流體名稱 污垢熱阻 軟水或蒸餾水 機(jī)器夾套水 城市用軟水 潤滑油水 ～ 處理過的冷卻水 植物油 ～ 海水或港灣水 有機(jī)溶劑 ～ 大樣的海水 水蒸氣 河水，運河水 一般流體 ～ 確定總傳熱系數(shù)的途徑 在設(shè)計計算板式換熱器時，總傳熱系數(shù)的確定可通過兩條途徑： （ 1） 選用經(jīng)驗公式 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 32 有 設(shè)計者根據(jù)經(jīng)驗或從有關(guān)參考書籍、有關(guān)性能測定的實驗報告中，選用與工藝條件相仿、設(shè)備類型類似的換熱器的總傳熱系數(shù)值作為設(shè)計依據(jù)。 表 43 列出了一般情況下板式換熱器的總傳熱系數(shù)值。 表 43 板式換熱器的經(jīng)驗總傳熱系數(shù) K 值 物料 水 — 水 水蒸氣 — 油 冷水 — 油 油 — 油 氣 — 水 ))/((2 KmkJK ? 2021～ 4650 870～ 930 400～ 580 175～ 350 28～ 58 （ 2） 計算確定 在設(shè)計計算中，常常需要知 道比較準(zhǔn)確的總傳熱系數(shù)值，這可以通過總傳熱系數(shù)的計算確定。但由于計算傳熱系數(shù)的公式有一定誤差及污垢熱阻也不容易準(zhǔn)確估計等原因，計算得到的總傳熱系數(shù)值與實際情況也會有出入。 設(shè)計工藝條件 熱水鍋爐的進(jìn)出口溫度為 90C?/70?； 生活熱水配水溫度為 40?； 若市 政上計算過程額水溫為 30?； 生活水量為 150 噸 /時； 高溫水和被加熱水經(jīng)過板式換熱器的壓降均不大于 。 （ 1）已知工藝參數(shù) 熱側(cè) 39。1t =90C? 39。39。1t =70 1 MPa?? 冷側(cè) 39。2t? 25C? 39。39。2t ? 40 MPa?? 52 1 .5 1 0 /G kg h?? （ 2）物性數(shù)據(jù) 熱側(cè)在平均溫度下取值 1t =(90+70)/2=80C?下取值： 1? = 3/kgm 1pC? (kg ? K) 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 33 1? =(m? K) 621 0 .3 6 5 1 0 /ms? ??? 1Pr ? 冷側(cè)在平均溫度下取值 2t? （ 25+40） /2=C?下取值： 2=? 3/kgm 2pC? (kg ? K) 2? =(m? K) 622 0 .7 6 8 1 0 /ms? ??? 2Pr ? （ 3）選 型板式換熱器 單片換熱