板式换热器热力计算

确定总传热系数的途径在设计计算板式换热器时，总传热系数的确定可通过两条途径：

（一）选用经验公式 

有设计者根据经验或从有关参考书籍、有关性能测定的实验报告中，选用与工艺条件相仿、设备类型类似的换热器的总传热系数值作为设计依据。表 2 一 1 列出了一般情况下板式换热器的总传热系数值。

 

（二）计算确定 

在设计计算中，常常需要知道比较准确的总传热系数值，这可以通过总传热系数的计算确定。但由于计算传热系数的公式有一定误差及污垢热阻也不容易准确估计等原因，计算得到的总传热系数值与实际情况也会有出入。

（一）由热阻关系求解 

在板式换热器中，热量从高温物体传向低温物体的过程中，通常存在着五项热阻：板片热侧流体传热热阻1/α , ，污垢层热阻 R_s1，板片热阻δ/λ，板片冷侧流体传热热阻1/α₂，污垢层热阻 R_s2 。它们之和即为总热阻，总热阻的倒数也就是总传热系数，故其计算式为：

为了解决腐蚀问题，有的换热器的板片表层涂有防腐蚀涂层，因而存在涂层热阻 R_co1、R_co2，总传热系数的计算式则为：

涂层的厚度虽然一般仅为几十微米，但涂层的导热系数很小，一般为 0.3 ~0.6W/( m.℃），所以涂层热阻相当大，绝对不能忽略。

（二）由传热方程求解  

传热的基本方程式为

Q =  KA△t_m

由此可求得总传热系数K=Q/(A△tm）。

1、换热量 Q 的计算

换热量 Q的计算可根据具体情况，分别在下列各式中选用：

（1）单相流体的吸、放热

（2）流体的沸腾吸热或凝结放热

以上式子表示产生 q_mx公斤的蒸汽所需要的沸腾吸热量或q_mx 公斤蒸汽凝结所放出的热量。

假如在板式冷凝器中产生过冷或板式蒸发器中发生过热，则总热量为凝结段放热量与过冷段放热量之和，或为蒸发段吸热量与过热段吸热量之和。过冷段的热量可用（1）中的式子进行计算。

2、平均温差△ tm 的求解

平均温差△t_m的求解通常采用修正逆流情况下对数平均温差△t_m的办法，即先按逆流考虑再进行修正：

按逆流考虑时的对数平均温差为

式中△t_max、△t_min一分别为逆流时端部温差中的最大值和最小值。

修正系数ψ平随冷、热流体的相对流动方向的不同组合而异，在串联、并联或混联时可分别由图 2-4、图 2-5 来确定：（也可以采用由Marriott实验求得的修正系数，见图 2-6 )

假如流体的温度沿传热面的变化不太大，例如当△t_max/△t_min≤2 时，可采用算术平均温差代替对数平均温差，即：

采用上式计算出的平均温差与采用对数平均温差计算的结果相比较，其误差在士4％范围之内，这在工程计算上是允许的。

3、流体比热容或传热系数变化时的平均温差