選型關鍵及原則

1、流速及取值：

①、換熱管網流速：指進、出水管路，見流速表。

②、機組總管流速：管徑≦ 80時，選1m/s， ≧ 100時，見流速表。


③、角孔流速：最大為6m/s （四個進出口）。

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（總片數減二）

①、換熱面積的核算：

換熱面積=換熱量/換熱系數/對數均勻溫差/污垢系數

②、換熱量的核算：

換熱量=建筑面積*采暖熱方針（即熱負荷，見方針表）

3、介質參數：

①、區域供暖：暖氣采暖/地熱采暖：110/75 ℃ - 50/75

②、區域供暖：地熱采暖：110/75 ℃- 40/50 ℃

③、樓宇空調：風機盤管采暖：110/75 ℃ - 50/60 ℃

④、日子熱水：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、超高層空調制冷：冷水轉化：7/11 ℃ - 8/12 ℃

板式換熱器選型核算的辦法及公式

現今板式換熱器選型核算一般都選用軟件選型。慣例手算辦法和公式如下：

(1) 求熱負荷Q

Q=G．ρ．ＣP．Δt

(2) 求冷熱流體進出口溫度

t2=t1+ Q /G ．ρ ．ＣP

(3) 冷熱流體流量

Ｇ=Q / ρ ．ＣP ．(t2-t1 )

(4) 求均勻溫度差Δtm

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

(5) 選擇板型

若一切的板型選擇完，則進行作用分析。

(6) 由Ｋ值規劃，核算板片數規劃Ｎmin，Ｎmax

Ｎmin = Q / Kmax ．Δtm ．F P ．β

Ｎmax = Q / Kmin ．Δtm ．F P ．β

(7) 取板片數N（Ｎmin≤Ｎ≤Ｎmax ）

若N已達Ｎmax，做（5）。

(8) 取N的流程組合辦法，若組合辦法取完則做（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ＮＮ

ＮＮ= F/ Fp+ 2

(12)若N＜NN，做（８）。

(13)求壓降Δp

Eu = a4．Rea5

Δp = Eu ．ρ．W2 ．ф

(14) 若Δp＞Δ允，做（８）；

若Δp≤Δ允，記載作用 ，做（８）。

注: 1．（1）、（2）、（3）依據已知條件的情況進行核算。

2．當T1-t2=T2-t1時選用Δtm = (T１-t2)+(T2-t1)/2

3．修改系數β一般0.7～0.9。

4．壓降修改系數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。

選型核算各公式符號的意義及單位

符號

意 義

單位

符號

意 義

單位

Q

熱負荷

W

Cp

比熱KJ/kg℃

ρ

流體密度

Kg/ m3

Δtm

均勻溫差

℃

G

體積流量

m3/s

F

傳熱面積

m2

K

傳統系數

W/ m2℃

W

流 速

m/s

T1、T2

熱介質進出口溫度

℃

t1、t2

熱介質進出口溫度

℃

m

流程數

n

流道數

α

對流換熱系數

W/ m2℃

f

單通道截面積

m2

ν

運動粘度

m2/s

λ

介質導熱系數

W/ m℃

Δp

阻力丟失

Mpa

Eu

Eu = Δp / ρ. W2

無量綱

Re

雷諾數Re = W ．de /ν

無量綱

de

當量直徑

m

Nu

Nu = de．α / γ

無量綱

Pr

普朗特數

λ0

板片導熱系數

W/ m℃

t

板 厚

m

β

修改系數

h、c

熱、冷介質角標

γP

熱介質污垢熱阻

m2℃/W

γc

冷介質污垢熱阻

m2℃/W

選用板式換熱器便是要選擇板片的面積,它的選擇主要有兩種辦法，但這兩種都比較難了解，最簡略的是套用公式：

Q=K×F×Δt

Q——熱負荷

K——傳熱系數

F——換熱面積

Δt——傳熱溫差（一般用對數溫差）

傳熱系數取決于換熱器自身的結構，每個不同流道的板片，都有自身的閱歷公式，假設不嚴厲的話，可以取2000~3000。終究算出的板換的面積要乘以必定的系數如1.2。

運用及設備
換熱器接納的顛倒放置

換熱器的設備姿勢

應筆直設備。

不要選用水平放置辦法。

只有在全面試驗并作出評估今后才干如下圖示辦法設備。

側邊朝下（圖1）的放置稍好一些，估量用作蒸發器時容量會減少25%，

冷凝器不清楚，但肯定會減低。

傾斜5 ~10°的BPHE可以把容量減少下降到可以承受的程度（圖2）。

冷凝器的放置辦法有必要使制冷劑從下面兩個接納出入，防止液阻塞（圖2）。

蒸發器應將制冷劑接納在上，防止汽阻塞（圖3）。

換熱器的設備和水側管路布置

不要讓顫動和管道的熱脹大涉及到換熱器。可采用：

—在BPHE和支架之間加橡膠墊。

—緊縮機選用減振器。

—直管段較長時，選用波紋管或其它吸振設備。

假設水路從上部接納接入并且壓力降較小，低于相應的靜壓差，那么，水就不會布滿BPHE。換熱器的上部構成空氣腔并阻塞部分傳熱面。

一個高于進口接納的回彎可以使水布滿BPHE（圖示）。

換熱器的管路焊接


用溶劑對焊接表面清洗并去除油污。

為防止氧化并冷卻BPHE，將氮氣吹過被焊接的管路。

水側管路通水并堅持活動。焊接初步前就通水并繼續到可以手摸BPHE中止。

也可以在接納根部環繞濕布或不斷用水沖刷焊件。

焊料至少含銀45%，釬焊應在低于650 ℃下進行。

任何情況下焊件都不該逾越800 ℃。

TIG（鎢極惰性氣體保護電弧焊）焊接和保護氣是放熱量最少的焊接法，應盡量選用。

在管口壓降較大時，換熱器的不均勻分布

釬焊換熱器排汽和排水（某些流程須裝備一些附加接納）

釬焊換熱器用于冷凝器/冷凝液液位（高度）控制的危險

防止在一臺冷凝器內使冷凝液進一步過冷，由于K冷凝遠大于K過冷，過冷面積和冷凝面積的轉化會引起大的容量改動，作用或許是控制問題并發生轟動。除此以外惰性氣體還會在冷凝器內被有用分別，并浮在其上部。

冷凝器其他方面

冷凝器的壓力降

制冷劑一般在強制壓力下工作，該壓力使滿意的壓力降可資利用。

大溫差（小流量）下的容許壓力降比小溫差（大流量）下的容許壓力降高，但溫差不該小于1～2℃。

管口的壓力降應小于20%的總壓力降，否則從第一個到終究一個通道會發生分配不均。

冷凝器的冷凝壓力

應堅持盡或許低的規劃冷凝壓力，下降冷凝壓力意味著給定制冷量下，減少緊縮機的耗能，或緊縮機耗能必守時，增加制冷量。冷凝溫度與進口水溫之差控制在5～10℃最為適合。

緊縮機工作進程中，應堅持壓力不變，當冷卻水溫下降時，冷凝壓力至少不該下降到限定值，如下降過多，熱力脹大閥就不能有滿意的壓差給出所要求的容量。

水流方向

由于冷凝器循環的負荷（冷凝量）大于蒸發器循環的負荷（制冷量），所以最好讓冷凝器循環呈逆流（熱泵循環），蒸發器循環呈順流（制冷循環）。

壓力降

從經濟觀念啟航，可把壓力降調整到一個合理的值，壓力降小于0.2～0.3MPa時，在釬焊換熱器內不會有腐蝕的危險。

流量和壓力降有必要一起核算，以便求出最佳值。

殼管式或套管式換熱器利于在大流量，低壓力降下作業，而釬焊換熱器則相反。

最佳流量一般是使每米流道長的壓力降大于0.04MPa，且管口壓力降約小于30%的總壓力降。

冷凝器缺點確診

容量缺少

查驗流量，溫度和壓力降等參數。判別什么現象引起壓力降失常。

檢查水活動受阻，來自儲液器的滿溢，以及失常動靜等檢查冷凝器表面面的溫度改動。大溫差有或許是惰性氣體阻塞，或水側阻塞，要不然是制冷劑活動受阻

若不是純水，檢查冷卻流體。若是乙二醇水溶液或類似物，可校核其濃度和/或粘度。濃度太高會削弱傳熱。

檢查冷凝器液體側中污垢情況和制冷劑側中光滑油情況蒸發器和緊縮機是否匹配。

檢查緊縮機。在額外壓力下緊縮機是否排出滿意的制冷劑到冷凝器。

若排出的比吸入的多，多出的制冷劑不能在冷凝器內冷凝，使容量下降。是否由于緊縮機磨損構成制冷劑的內部泄露？轉速和電流耗費是否與其容量相一致？

容量低，但冷凝液的過冷度又太大，這意味著冷凝液液位過高，阻塞了冷凝器用于冷凝的加熱表面。此現象或許是系統中的制冷劑充灌量太多。

不安穩性

儲液器壓力控制閥與冷凝器之間距離大，意味著冷凝液在其液位升高曾經不得不布滿冷凝液管，即呼應時間長，與此相反，當冷凝器排液時，呼應時間短

檢查各種閥門的力學性能。尤其是脹大閥，水中的雜質或因磨損而發生的金屬碎屑，很簡略阻塞活動并損壞閥門。假設流量減少是由阻塞所構成，其容量相同要下降。這種被阻塞的閥門會經過其不規則的控制運作和/或失常動靜顯露出來。

釬焊換熱器用于蒸發器

歡娛放熱系數

關于與油五溶的制冷劑，如R12，油的影響可以進步歡娛放熱系數，在R22中油的濃度在3～5%規劃內，歡娛放熱系數隨油濃度的增加而增大，逾越5%時，歡娛放熱系數又下降。這種影響可用制冷劑-油混合物的表面張力下降，使更多的汽化核心起作用來加以闡明。油濃度高時制冷劑中油的影響可以忽略，此刻混合物粘度加大將起主導作用。

悵惘的是：猜測歡娛放熱系數是很困難的（＞9%的差錯）。

幸運的是：上述的機理在工業，尤其在制冷蒸發器中起著次要作用。

在圓形流道中筆直,向上的兩相流流態圖

直接脹大式蒸發器

制冷劑流入蒸發器進口處已部分汽化,一般對R22進口蒸汽干度約為25%,制冷劑是飽滿狀態,當液體在蒸發器中上升時,壓力下降(壓力降和靜壓的原因).溫度將由進口處降至制冷劑都蒸發的狀態點.蒸汽將初步過熱.過熱度是改動的,對R22一般是5℃。

蒸汽過熱能保護壓機免受液滴(5%的不可緊縮油滴不會導致液擊)蒸發引起的沖擊.并能防止液滴沖走壓機中的油。

依照對液擊靈敏凹凸程度,分壓機類型由高到低依此是:開啟活塞式壓機,螺桿式壓機,對液擊最不靈敏的是透平壓機和渦旋式壓機。

過熱度5 ℃可將R22(飽滿溫度0 ℃)含有1.8%的液滴蒸發為100%的飽滿蒸汽(0℃)。

熱力脹大閥的選擇和設備

脹大閥和蒸發器有必要有相同的名義換熱量和過熱度。

兩只表面上相同，而效應不同的閥門，應選擇斜率小的（如圖示）。

萬一有或許發生不安穩的系統，蒸發器應該規劃成其過熱度大于5℃的名義過熱度。由于正常規劃預量和垢阻，實踐規劃應該如此。這會增大斜率，但是容量有必定丟失。

選擇最大容量小于蒸發器零過熱度容量的閥門，假設轟動發生，也不會有未蒸發的制冷劑進入緊縮機的危險。

在換熱器中，由于管口速度低，危險在于：經過脹大閥的氣態和液態制冷劑，或許分別而進入不同的流道。另一方面，假設管口流速過大，導致管口壓降相關于流道壓降要大，這將導致制冷劑分液不均。

以下的各種改進分液不均的方案都有缺陷，正確設備的脹大閥是使其進口管徑盡或許的小（如加裝一個帶有預混器的接納）。特別對低溫制冷，欽寶的分配器是很有用的。其缺陷是它很難運用于可逆的系統，即當用作冷凝器時，脹大閥也應比一般情況稍大。

感溫包禁止設備在管道底部，防止油的攪擾。

制冷劑會從脹大閥的填料盒泄露出來，因而液態制冷劑會和蒸汽一起進入緊縮機。一般 闡明書闡明，感溫包應設備在壓力表的上游，防止讀數差錯，但這意味著進入緊縮機的過熱度不正確。因而，假設蒸發器和緊縮機之間有滿意的距離，感溫包要放在壓力表下流 400～600mm外，液態制冷劑可充分蒸發。感溫包將可測到正確的過熱度。傳壓管有必要設備在感溫包的下流。

感溫包和傳壓管有必要設備在水平彎頭之后的 一段水平管路上，彎頭充作汽液分別器，排除液態制冷劑和油對丈量的攪擾。

脹大閥到蒸發器的管路應平直，并且與閥門出口管徑相同。

假設緊縮機與感溫包和傳壓管之間距離太短 ，由于脹大閥沒有時間對負荷作出呼應，液態制冷劑有或許進入緊縮機。電磁閥應該盡或許近地設備于脹大閥前面。

蒸發器缺點確診

轟動（不管多么慎重，轟動都將發生）

改動靜過熱度。

將感溫包設備離蒸發器遠些。

轟動是否僅在低容量下發生？具有十分低的流道流量的蒸發器，有時作業不安穩。

冷凝器或儲液器流量是否安穩？其特性參數是否安穩？

是否有熱氣旁通控制或凍住保護，它們是否是轟動的來歷？

盡量進步蒸發器中兩種介質的溫差，使脹大閥曲線移到其斜率小于蒸發器曲線斜率的區域，供給了可容許的差錯。

檢查系統的制冷劑布滿度。如缺少，儲液器將跑干，脹大閥制冷劑流量不規則，這樣給蒸發器安穩性和容量帶來影響。

容量缺少

查驗流量，溫度和壓力降等參數。壓力降是否暗示某些不正常？水活動受阻或油過多。

在不同位置交流運用溫度計。小溫差很簡略被不正確的溫度計所掩蓋。

檢查蒸發器表面面的溫度改動。大溫差有或許是水側或制冷劑側分液不均。

經過溫度和流量的各種組合，雙檢傳熱。

檢查加熱流體。若是乙二醇水溶液或類似物，可校核其濃度和/或粘度。濃度太高會削弱傳熱，太低簡略凍住。

檢查冰的構成。冰將損害傳熱，實踐出口溫度將升高。

檢查蒸發器液體側中污垢情況和制冷劑側中油垢情況。

冷凝器和緊縮機是否匹配

制冷劑中是否有水。在脹大閥處水將變成冰，然后阻塞制冷劑活動。

檢查冷凝器壓力。假設壓力太低，沒有滿意的壓力驅動制冷劑流過脹大閥。

不安穩要素。它將導致容量下降。

檢查過熱度，假設大于規劃值，闡明蒸發器應能蒸發比實踐更多的制冷劑，即增大容量。

或許由于太小的閥門，管道阻礙物，過濾器過臟，結冰，儲液器跑干等等。由此蒸發器不能蒸發逾越其進入量更多的制冷劑，并且進入量太少，致使容量太低。

假設針對已被調好過熱度，脹大閥不能給予所需的容量，且靜安裝過熱度設置小，系統將不可能供給更多制冷劑。

將感溫包卸下，讓其加熱。感溫包溫度升高迫使脹大閥達到最大容量值，看看容量增加了嗎？

制冷劑不斷從有缺點的熱氣旁通閥漏出。于是，下降了容量。

檢查脹大閥的進口溫度。假設具有恰當高的過冷度，如裝有回熱器，比較于在冷凝壓力下進入脹大閥，有較少的液體蒸發。較低蒸汽干度下降傳熱系數。因而容量減少。

制冷劑側的污垢

發生原因

油（在傳熱面上發生絕熱的油膜）。

油分解的產品（在緊縮機中被加熱到逾越油的分解溫度）。

磨損和分裂（緊縮機的磨損，對傳熱不必定有害）。

水（油和水以及油的分解物會構成污垢）

清洗和防范

一般不對制冷劑側進行清洗，除非系統被完全阻塞。這種污垢最或許是油極端分解物。可用一些適合的洗滌劑清洗。

為了保證油在蒸發器中良好地經過，制冷劑蒸汽速度或許剪切應力越大越好。剪切應力正比于單位流道長的壓力降。一般5KPa/m就滿意了。

冷凝器水側的污垢

水的類型

自來水—水質和水溫都很好。

井水—恰當冷且潔凈及較低的微生物含量，但是生成水垢的含鹽（硫化鈣，流化鎂，碳酸鈣及碳酸鎂）濃度有時會恰當高。從簡略的過濾到精密的預處理或許是需要的。

由于水溫低，并且一般可獲得的數量很少，所以容許溫升大于冷卻塔水的水溫升，而冷卻塔水的溫升在低流量條件下為10~15℃。

冷卻塔水—冷卻塔水一般比來自同一區域的井水溫度高15~20℃。含鹽量會10倍于補充水。在污染嚴峻區域，會夾藏塵土和腐蝕性氣體。需要對其進行各種處理。冷卻塔一般規劃成約5℃的水溫降。

河水和湖水—鹽濃度一般恰當低，但是含有恰當數量的固體顆粒。微生物活性（藻類，細菌和真菌）很高，有時會有農藥。預處理是必需的，溫度一般介于井水和冷卻塔水之間。由于環境的原因，其溫升不容許逾越10℃。

城市廢水—一般含有天然農藥，特別是自由氨。有時用吹氣法除氨。一般不能用作BPHE的冷凝器的冷卻介質。

鹽水和海水—由于氯離子的腐蝕作用，不能用作BPHE的冷凝器的冷卻介質。

冷凝器水側污垢的清洗

水側的腐蝕

氯化的水

水中加氯處理（如游泳池）或海水倒灌,此刻氯轉變成氯離子（Cl-)并逐漸遞增，一段時間后，氯離子濃度會增加至在板片上構成坑蝕，腐蝕的發生比下圖所閃現的要低得多。

防范不要在BPHE之前立即放置加氯點，應該盡量遠些。

PH值愈高愈好，至少>7。

在BPHE進口，Cl2<0.5ppm。

水溫50～60℃時，控制Cl-<150ppm，水溫70～80℃時，控制Cl-<100ppm。

氯化鈣和溴化鋰溶液濃縮的氯化鈣溶液在高PH值和低溫（<0℃）時，不腐蝕不銹鋼。對25%濃度的氯化鈣溶液，316L可用于溫度<80℃，100%濃度時，可用于溫度<20℃。假設用抗腐蝕劑如重鉻酸鹽，對溶液進行處理，它對銅相同有腐蝕性。當設備中止工作，且使溶液的溫度升高，尤其是使溶液的PH值下降了，比如不恰當地用水清洗后，則會引起金屬點腐蝕。上述性質相同適用于溴化鋰溶液。

防范金屬點腐蝕是一種很快的進程，對蒸發器內點腐蝕的影響或許是災難性的。僅僅運用抗腐蝕的工業溶液。這種溶液正確地闡明，它與銅和不銹鋼是相容的。

制冷劑側的腐蝕

氫氟氯碳化物（HCFC）的分解產品。在必定條件下，HCFC將分解，氯氟和氫將構成鹽酸和氫氯酸。

HCFCS或許更簡略分解，假設氧氣存在，將加速分解。

水的存在。完全單調的氫氯酸和氫氟酸無很大的腐蝕性，在水溶液中成為最強的酸。

高溫。<100℃時，危險性很小，但當有催化劑時，分解將加速。鎳，鉻，釩等以及氧化物可以做催化劑。不銹鋼在焊接時可構成這些氧化物。因而在焊接進程中不容許有氧化進程。

油分解進程中有機酸的構成。當有水存在時會加速。礦物油一般不會有費事。一些新式組成油含有十分活躍的雙鍵分子，與水或氧構成有機酸。

氨。單調的氨不會對銅腐蝕。由于水份一般是存在的，在氨制冷系統中，不能用銅釬焊換熱器。氨的熱力特性意味著緊縮機排氣溫度較高，有油分解的危險。這或許導致光滑缺點，以及構成無腐蝕性的污垢。在油分解的進程中構成的酸將被氨中和掉。

焊劑（一般不會進入換熱器）。焊劑化合物能除去金屬表面的氧化物，構成烈性腐蝕劑。

防范常常檢查單調器。

束縛緊縮機出口溫度。

檢查過濾器。假設偶然發生阻塞，這或許是油分解物生成的痕跡。

在焊接接納時，運用氮氣保護（向接納和設備內吹入氮氣）。

BPHE的泄露/不同類型的泄露

泄露的查找

系統檢查

—檢查停機程序和蒸發溫度。冷凝器中壓力是否得以控制？冬天最大冷凝壓力低會迫使蒸發溫度下降。

—檢查泊車和發起程序和假設熱沖擊或許發生的溫度改動檢查。是否冷流體遽然進入較熱的BPHE，或反之亦然？

—檢查來自其它設備的振動。是否有可減力或減振的彎頭或波紋管？

—在并聯緊縮機或BPHE情況下，當一臺機組遽然起動或泊車時，或許會導致遽然的壓力或溫度動搖。是否一切的BPHE都有自身的壓力控制器？

—在水側是否運用了電動閥或電磁閥？在BPHE之后設備電磁閥，或許導致水擊。

—是否運用了經過調度工作時間可以半連續工作的閥門？這種閥門或許開1秒，關5秒，從關轉向開5秒，關1秒。它們是溫度，壓力突變的原因。

—水中是否含有過量的氯離子或其它腐蝕劑？試取水樣。

外部檢查

—在正對進水口處的不和蓋板上是否有鼓包？

—兩邊是否有變形痕跡？

—接納銜接是否密封？

—檢查表面是否有運送或設備損壞？

嚴峻冰凍-水溫控制不當，構成整臺產品鼓起。

部分冰凍-水溫控制不當，短期在低于0℃工作。

焊接接納時溫控不當-施焊接納時，無恰當的降溫措施，過高的溫度傳遞到接納底部或靠近的板片上，構成泄露。

板片微裂紋-出廠時板片有非貫穿性的裂紋，一段時間工作后板片被擊穿。

規劃不當(中心距離095等)-雙系統中氟側中心距離處無加強板，一段時間工作后板片構成疲乏損壞。

BPHE凍住的防止/設備

水凍住進程

壁溫恰好是0℃時，不會結冰，有必要有必定的過冷度。

干流水溫靠近0℃時，冰層會逐漸加厚終究把整個流道阻塞。

在一個直接脹大蒸發器里，制冷劑的進口溫度一般要比蒸發溫度高出1.5-2.5℃。活動辦法一般是逆流，即溫度最低的水將遇到溫度最低的液態制冷劑。

在一般的安穩工作工況下，當壁溫還沒有降到0℃以下時蒸發溫度或許已經遠低于0℃了。但這種情況會在哪里發生？

—很難承認。取決于溫度分布，水和制冷劑的壓力降等要素。

—先在一個流道內結冰，流道阻力增加而使水流量減小，水溫文壁溫被冷卻到更低的程度，結更多的冰，直至板片分裂。

—只需蒸發溫度低于0℃，凍住都有或許發生。

乙二醇或鹽溶液的凍住凍住時，構成的冰晶體中含有純水，因而該冰晶體的融點是0℃。所以當溫度升高時“冰”依然存在，與水結的冰將融化有所不同。

由于這種結冰滯后作用，或許在蒸發器中出現冰的集結現象。所幸的是溶液冰晶體中含有乙二醇或鹽，因而它更象一團松懈的泥漿而不象純冰那樣是鞏固的一塊