如何選擇換熱機(jī)組，怎么選擇合適的換熱機(jī)組？

換熱機(jī)組英文名：Heat exchanger unit。該產(chǎn)品適應(yīng)于住宅、機(jī)關(guān)、廠礦、醫(yī)院、賓館、學(xué)校等場合的采暖、洗澡和空調(diào)系統(tǒng)。整體式換熱機(jī)組既可用于水—水交換，也可用于汽—水交換。該換熱機(jī)組是由換熱器、循環(huán)泵、補(bǔ)水泵、電控柜、過濾器、底座、管路、閥門、儀表等組成，并可加裝自動(dòng)定壓補(bǔ)水裝置、水處理設(shè)備、水箱、水泵變頻控制、溫控閥、遠(yuǎn)程通訊控制等，從而構(gòu)成一個(gè)完整的熱交換站。該機(jī)組具有標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的設(shè)計(jì)，配置齊全，安裝方便、高效節(jié)能，已廣泛應(yīng)用于小區(qū)集中供熱、中央空調(diào)、生活用水、企業(yè)生產(chǎn)工藝用水等系統(tǒng)中。

換熱機(jī)組工作原理：

板式換熱機(jī)組是把一次網(wǎng)得到熱量，自動(dòng)連續(xù)的轉(zhuǎn)換為用戶需要的生活用水及采暖用水。即熱水從機(jī)組的一次側(cè)入口進(jìn)入板式換熱器進(jìn)行熱交換后，從機(jī)口一次側(cè)出口流出；二次側(cè)回水經(jīng)過過濾器除去污垢后，通過二次側(cè)循環(huán)水泵進(jìn)入板式換熱器進(jìn)行熱交換，生產(chǎn)出于采暖、空調(diào)、地板采暖或生活用水等不同溫度的熱水，以滿足用戶的需求。

二次水經(jīng)過過濾除污，經(jīng)由循環(huán)進(jìn)入換熱器，被蒸汽或高溫水加熱后進(jìn)行供熱。蒸汽或高溫水進(jìn)入板式換熱器后，變成凝結(jié)水或高溫回水返回?zé)嵩?，進(jìn)行一、二次供熱系統(tǒng)的回路循環(huán)。補(bǔ)水泵將軟水打入系統(tǒng)中以保持系統(tǒng)壓力的恒定。

應(yīng)用構(gòu)造：

1. 溫度控制

用電動(dòng)調(diào)節(jié)閥控制一次網(wǎng)流量，使二次網(wǎng)出口保持設(shè)定溫度。

用自立式溫度調(diào)節(jié)閥控制一次網(wǎng)流量，使二次網(wǎng)出口保持設(shè)定溫度。

根據(jù)室外溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)二次網(wǎng)的出口溫度。

2.壓力、壓差控制

二次側(cè)供回水壓差控制、二次側(cè)回水壓力控制

3. 自動(dòng)補(bǔ)水

變頻補(bǔ)水，用二次網(wǎng)回水的壓力信號控制變頻器的輸出，達(dá)到自動(dòng)補(bǔ)水，使系統(tǒng)保持恒壓。

用電接點(diǎn)壓力表電氣控制，采用二次網(wǎng)系統(tǒng)壓較往年的上、下限來控制補(bǔ)水泵的啟停，使系統(tǒng)保持恒壓。

4.就地優(yōu)化

回水溫度限制、熱流量（水流量）限制、回水溫差限制、結(jié)垢檢測

5.顯示報(bào)警

對一、二次網(wǎng)的進(jìn)、出口的溫度、壓力、熱量、流量及室外溫度等參數(shù)實(shí)現(xiàn)微機(jī)自動(dòng)化監(jiān)測與控制，并對系統(tǒng)超壓、電機(jī)過熱、電源缺相、除污器堵塞等進(jìn)行自動(dòng)報(bào)警。

6. 通訊功能

機(jī)組的控制器具有標(biāo)準(zhǔn)485通訊接口，可在主動(dòng)與被動(dòng)方式下與監(jiān)控中心通過下時(shí)輪巡采集勢力站控制器參數(shù)，當(dāng)控制器報(bào)警時(shí)及時(shí)上傳。

7.機(jī)組的控制區(qū)功能根據(jù)換熱站實(shí)地情況而定，可實(shí)現(xiàn)無人值守。

板式換熱機(jī)組選型的參數(shù)包括：

1、板式換熱器的公稱壓力規(guī)定為0.6、1.0、1.25、2.0、2.5mpa，則試驗(yàn)壓力是工作壓力的2.5倍即可；

2、板式換熱器的材質(zhì)主要是分為：不銹鋼304、不銹鋼316L、碳鋼等三種材質(zhì)，首選不銹鋼材質(zhì)的性能好。

板式換熱器選型計(jì)算的方法及公式：

(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．Re a 2．Pra 3 

(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＜NN，做（８）。

(13)求壓降Δp      Eu = a4．Rea 5   Δp = Eu ．ρ．W 2 ．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。 

．a(chǎn)1、a2、a3、a4、a5為常系數(shù)。

板式換熱器的優(yōu)化選型： 

1 平均溫差△tm    

從公式Q＝K△tmA，△tm＝1／A∫A（t1－t2）dA中可知，平均溫差△tm是傳熱的驅(qū)動(dòng)力，對于各種流動(dòng)形式，如能求出平均溫差，即板面兩側(cè)流體間溫差對面積的平均值，就能 計(jì)算 出換熱器的傳熱量。平均溫差是一個(gè)較為直觀的概念，也是評價(jià)板式換熱器性能的一項(xiàng)重要指標(biāo)。 

1.1 對數(shù)平均溫差的計(jì)算    

當(dāng)換熱器傳熱量為dQ，溫度上升為dt時(shí)，則C＝dQ／dt，將C定義為熱容量，它表示單位時(shí)間通過單位面積交換的熱量，即dQ＝K（th－tc）dA＝K△tdA，兩種流體產(chǎn)生的溫度變化分別為dth＝－dQ／Ch，dtc＝－dQ／Cc，d△t＝d（th－tc）＝dQ（1／Cc－1／Ch）,則dA＝[1／k（1／Cc－1／Ch）]·（d△t／△t），當(dāng)從A＝0積分至A＝A0時(shí)，A0＝[1／k（1／Cc－1／Ch）]·㏑[（tho－tci）／（thi－tco）]，中國供熱信息網(wǎng)了解到由于兩種流體間交換的熱量相等，即Q＝Ch（thi－tho）＝Cc（tco－tci），經(jīng)簡化后可知，Q＝KA0｛[（tho－tci）－（thi－tco）]／㏑[（tho－tci）／（thi－tco）]｝，若△t1＝thi－tco，△t2＝tho－tci，則Q＝KA0[（△t1－△t2）／㏑（△t1／△t2）]＝KA0△tm，式中的△tm＝（△t1－△t2）／㏑（△t1／△t2）。    順流 △tm＝[（thi－tci）－（tho－tco）] ／㏑[（thi－tci）／（tho－tci）]   逆流 △tm＝[（thi－tco）－（tho－tci）] ／㏑[（thi－tco）／（tho－tci）] 

對于各種流動(dòng)型式，在相同的進(jìn)口、出口溫度條件下，逆流的平均溫差大。

當(dāng)板式換熱器入口和出口兩流體的溫差△t1和△t2之間的差不大時(shí)，可采用算術(shù)平均溫差（△t1＋△t2）／2，一般△t1／△t2小于1.5時(shí)，可采用，若△t／△t2為3時(shí)，則誤差約為10%。 

1.2 傳熱單元數(shù)法    

在傳熱單元數(shù)法中引入一個(gè)無量綱參數(shù)NTU，稱為傳熱單元數(shù)，它表示板式換熱器的總熱導(dǎo)（即換熱器傳熱熱阻的倒數(shù)）與流體熱容量的比值NTU＝KA／MC，它表示相對于流體熱容流量，該換熱器傳熱能力的大小，即換熱器的無量綱“傳熱能力”。對于板式換熱器來說，KA／MC＝△t／△tm，式中△t／△tm稱為溫差比，www.china-heating.com上式中的右邊的工藝過程用NTUp表示，左邊的換熱設(shè)備的條件用NTUE表示。NTUp是流體溫度的變化與平均溫差的比值，表示的是用1℃△tm的變化引起幾度流體溫度變化的值，當(dāng)△tm大時(shí)，NTUp則??；當(dāng)△tm小時(shí)，它有變大的傾向。相反，在NTUp變大的過程中，△tm的溫度變化較大，NTUp較小時(shí)，其

△tm的溫度變化較?。ㄒ姳?）。

      板式換熱器的優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)算，就是在已知溫差比NTUE的條件下，合理地確定其型號、流程和傳熱面積，使NTUp等于NTUE。 

1.3 換熱過程和NTU    

與供熱空調(diào)相關(guān)的換熱過程如下如示：    ⑴ 用蒸汽加熱水    

 ⑵ 水—水換熱   

a. 蒸汽 133→133℃   b. 蒸汽 133→133℃              

c. 一次水 65→60℃     水 5→65℃（生活熱水） 二次水 45←40℃（采暖） 

d. 一次水 14→9℃     水 55→65℃（采暖）  二次水 13←7℃（制冷）   

e. 一次水 29→24℃  二次水 26←21℃（制冷機(jī)的冷卻） 

以上5例工藝過程的NTUp（見表2）

1.4 板式換熱器和NTUE    

NTUE表示板式換熱器的能力，換熱器的面積是具有一定傳熱長度的單位傳熱體的組合，

總傳熱長度是單位長度和流程數(shù)的乘積。當(dāng)NTUE是總數(shù)時(shí)，若每1流程數(shù)為NTUe時(shí)，則NTUE＝n·NTUe（其中n是流程數(shù)）。當(dāng)NTUe＝NTUE＝NTUp時(shí)，換熱器為單程。若NTUe﹤NTUp時(shí)，則換熱器應(yīng)為多流程，故設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)先預(yù)定n。由于每種板片單程的NTUe值基本上是定值，如適合表2中e的流量為25m3／h的單程

板式換熱器的NTUe為17㎡。從NTUe＝A·K／MC可知，當(dāng)NTUe為定值時(shí)，A·K成反比，仍以e為例，當(dāng)K＝500kcal／㎡·h·℃時(shí)，A＝1.67×25000／500＝83.5㎡，流程數(shù)n＝83.5／17≈5。當(dāng)K＝2500kcal／㎡·h·℃時(shí)，A＝16.7㎡，流程數(shù)n＝1。每一流程的NTUe如下所示：K＝500，NTUe＝NTUE／n＝0.33，K＝2500時(shí)，NTUe＝1.67。由此可知，根據(jù)NTUe即可求出換熱器的流程數(shù)，傳熱系數(shù)和傳熱面積。從以上 分析 可知，若板式換熱器設(shè)計(jì)不合理，可能使換熱面積過大，也可能使板間流速太高，阻力過大。 1.5 板式換熱器制造技術(shù)的進(jìn)步，板片種類的增加，提高了板式換熱器對各種工藝過程的適應(yīng)性。 

1）大NTU（∽8），小△tm（∽1～2）的板式換熱器滿足了區(qū)域供冷和熱泵機(jī)組蒸發(fā)器、

冷凝器的要求。從以上分析可知，△tm是換熱的驅(qū)動(dòng)力，若△tm小，即意味著驅(qū)動(dòng)力小，要實(shí)現(xiàn)兩種流體之間的換熱，必須增大傳熱系數(shù)，增大傳熱面積，為了使傳熱面積不至過大，唯一的 方法 是增大傳熱系數(shù)K。 

2.1 板式換熱器的傳熱系數(shù)和阻力

換熱器中常使用換熱器的“傳熱面積”和“傳熱系數(shù)”述語，這是一種習(xí)慣的有特定含義的名稱。因?yàn)閾Q熱器間壁兩側(cè)的表面積可能不同，所謂“換熱器的傳熱面積”實(shí)際上是指約定的某一側(cè)的表面積，習(xí)慣上一般把換熱系數(shù)較小的一側(cè)的流體所接觸的壁面表面積稱為該換熱器的傳熱面積，相對于該傳熱面積，單位時(shí)間、單位面積、在單位溫差下所傳遞的熱流量，稱為該換熱器的傳熱面積，因此傳熱系數(shù)也是相對于約定的某一側(cè)的表面積而言的。在換熱器結(jié)構(gòu)和估算中使用“傳熱面積”和“傳熱系數(shù)”是方便的。而在換算器傳熱 分析 中，則用傳熱熱阻1／（KA）。板式換熱器的熱阻 計(jì)算 式如下：

1／KA＝1／AW（1／〆1＋γF1＋δ／λ＋γF2＋1／〆2）   

式中，K—傳熱系數(shù)，W／㎡·℃；       A—表面積，㎡；      AW—平壁面積，㎡；  δ—板片厚度，m；       γF—污垢系數(shù)，㎡·℃／W。        

下標(biāo)：1—與流體1接觸側(cè)；2—與流體2接觸側(cè)。  

2.1.1 換熱系數(shù)    ① 對于紊流狀態(tài)，不同形狀板片的換熱 規(guī)律 ，一般可歸納為如下形式， Nu＝CRenPrm（μ／μw）p    式中，Nu及Re中的特征尺寸用當(dāng)量直徑d，d＝4Wb／（2W＋2b）      W—板片寬度，m；      b—板片間距，m。   c、n、m、p值的大致范圍如下：   c＝0.15～0.40，n＝0.65～0.85    m＝0.30～0.45（通常用1／3），p＝0.05～0.20   臨介雷諾數(shù)在10～400左右，取決于板片形狀。  ② 對于層流狀態(tài)，板片的換熱規(guī)律可歸納為： Nu＝C（RePrd／L）n（μ／μw）p    式中，c、n、p值的范圍一般為c＝1.86～4.50，n＝0.25～0.33，p＝0.1～0.2（通常為0.14）  L—板片長度，m。 

由于板片形狀復(fù)雜，必須根據(jù)試驗(yàn)測定所得的換熱規(guī)律，作為該板片換熱器傳熱計(jì)算的依據(jù)。

2.1.2 阻力    

板式換熱器總的流體阻力可用下式表示： △p＝f·（L／d）（ρυ2／2）·n （Pa）   式中，υ—流道中速度，m／s；      n—流程數(shù)；       f—板片通道摩擦阻力系數(shù)。    對于不同形狀的板片，其通道的摩擦阻力系數(shù)相差很大，必須以試驗(yàn)數(shù)據(jù)作為阻力計(jì)算的依據(jù)。  

2.2 在常用間壁式換熱器中板式換熱器的傳熱系數(shù)較大  

2.2.1 板式換熱器的傳熱系數(shù)（見表3），從表3可知，板式換熱器的傳熱系數(shù)約為管殼式的2～3倍。

2.3 非對稱流道提高了板式換熱器的傳熱系數(shù)，降低了阻力。    

當(dāng)忽略板片的導(dǎo)熱熱阻后，板式換熱器的傳熱系數(shù)K＝〆1·〆2／（〆1＋〆2），從該式可知，傳熱系數(shù)K與〆1、〆2有關(guān)，且小于二者中較小的一個(gè)。中國供熱信息網(wǎng)了解到為了提高傳熱系數(shù)，必須同時(shí)提高冷、熱流體與板面之間的對流換熱系數(shù)，如果其中一側(cè)〆值較低的話，板式換熱就不能很好地發(fā)揮它的效益。在城市集中供熱系統(tǒng)中，根據(jù)熱力網(wǎng)設(shè)計(jì)規(guī)范，國內(nèi)所采用的一次熱媒的溫度一般為150～80℃，

130～80℃和110～80℃三種，二次熱媒的溫度一般為95～70℃。在這樣的設(shè)計(jì)參數(shù)下，板式換熱器一次熱媒流道內(nèi)的流量一般為二次熱媒流通內(nèi)流量的一半左右，對于對稱性流道來說，一次熱媒的流速僅為二次熱媒流速的50%左右，則一次熱媒流道內(nèi)流體與板面間的對流換熱系數(shù)約為二次熱媒流通內(nèi)的70%，傳熱系數(shù)約為2500～3700W／㎡·℃。若將一次熱媒流道內(nèi)的對流換熱系數(shù)提高到原來的1.5倍，則總傳熱系數(shù)將增加到3000～4500 W／㎡·℃。