板式换热器计算题

1、体力学及热工疔该热交换器由四个分段且成:两个加热段- T用热牛奶预热例题已知下列数据,试进行杀菌及冷却牛奶的综合式热交换器的流刚进入之冷牛奶的“预热段”以及用热水进行牛奶杀菌的“杀菌段”，两个冷却 段-F冷水冷却段及盐水冷却段。已知数据如下:(1)设备生产能力G = 1 0 0 0 0公斤/时(2 )牛奶的起始温度t 工=10 3(3 )杀菌温度t 3 7 2 匕4 )热回收系数e = 0 8注：热回收系数为预热工段热牛奶的热量回收效率，可按下式表示之:5 =/( t 3 - t 1 )(5)牛奶经水冷却段后出口温度t«= 1 2 n (6)牛奶最终冷却温度(7)冷却水温度(8)冷却

2、水的倍数(9)热水起始温度(10) 热水倍数(11) 盐水起始温度(1)盐水倍数(13)牛奶平均比热4tzP- - 5 t!n * = 2Cn = 0. 9 4 K c a 1 / k g t?(14)热水和冷水的平均比热Cb = 1 0(15)牛奶平均比重二.有关设备方面的数据换热器之传热板拟选用图B p 2- 65 型波纹板，板的纵剖视如图44 3、4 - 4 4所示。数据如下：(1 )板的工作面积(2 )两板间的间隙板的厚度= 1.2 mm(4 )液流部分宽度(板的有效宽度)b0.27mI小时匕(5 )导热系数(6 )板高(7 )板宽(8 )板上的波纹数(9)波纹节距a cm = 1 3

3、 K c a 11.0 2 5 mm3 15 mm2 9个2 2 mm3j<4-44 波纹传热板纵剖视(1)确定计算必需的起始温度和终了温度 牛奶经过热回收工段后之温度t = tj+7 t3- t|)Q 10 + (72-10) x 0 8 = 59 6 匕 杀菌过的牛奶经热回收后的温度GCn (ts- t J = GCq (t J- ti+ ts- ta= 10+72-59 6-22. 4 t热水及离开设备出口时的温度:热水:=7 4 ( 7 2 - 5 9 6 )1x4=71 1 t冷水离开出口时温度C n= t? + (t 5 )c B n c0.94=8 + ( 2 2 4 -

4、1 2 )1x3盐水离开设备岀口时之温度C nt*p = t p + ( 切Cpnp09 4=5 +(1 2 _ 4 )0.8x2=-0 4 t(2)确定平均温度差22 4 一 10 = 12.预热段(热回收段)=t X -A t2= ts- t2= 7 2 - 5 9 . 6 = 1 2.V 1 < 2 t z1 2 4 + 12 4-12, 4 匕 杀菌段:最大温差最小温差 t 2 =2=7 t J. - t 2: t m2 t i1 n t 2 =5.4 t 水冷却段：最大温差 = t < t b 2最小温差七2=t纭=1 t 工 - t 2 t ms =A 11I n=7

5、r t1 6-59 6 = 1 1. 5 t4 - 7 2 = 2 匕1 1 5 21 151 n22 4一11 3 - 1 1 > 1 t!2 - 8 = 4 t1 1 1-4= I' I 1 1 1 盐水冷却段： 最大温差 t工= 最小温差 t厂t es =12 ( 0 4)=ta tpss4 (-5) = 9匕A t !< 2 故可用算术平均计算1 2 4 + 9 Zst_-10. 7 1c2（3 ）确定传热量9 4 ( 5 9 6 -Q予=G Cn ( t 2- t 人)= 1 0, 0 0 0 x 0= 4 6 6,5 0 0 k c a 1 / 时杀菌段：Q.=

6、 GCq (- tz)- 1 0, 0 0 0 x 0 9 4 (72-59 6 )1 1 6, 6 0 0 k c a 1 / 时 水冷却段 Q水=G Cn ( t- 1 0, 0 0 0 x 0.= 97, 8 0 0 k c a 盐水冷却段Q盐= gcd( ts t= 10, 0 0 0 x 0.9 4 ( 2 2 4-12)1 /时9 4 (12-4)- 7 5, 2 0 0 k c a 1 / 0 寸（4 ）选择牛奶液流速度或叠板的组合已知设备生产能力，并选定了板的形式，则牛奶的流速及叠板组的配置（叠 板组中平行通道数）是相互联系的即选定了其中一个参数，即可确定另一个参数。为便于下面

7、的计算，可先选定牛奶在板民通道中之流速：V = 0 2 5 M / 秒 叠板组中的通道数可由下式决定之：Q1 0m Vbh畑 3 6 0 0 x 0. 2 5 x 0 2 7 x 0. 0 2 8 -14.7式中：m每组聲板间的通道数Q流量M?/时V液流在通道中之流速M/秒 b 传热板上液流部分宽度Mh两传热板间的间隙M叠板组通道数采用1 5 ,修正牛奶之流速1 47V = 0 . 2 5 x 0 2 4 5 M / 秒1 51 因热水流量为牛奶流量之4倍（n c = 4 ）,故热水的流速可取1 “ 2倍2的牛奶流速。计算按V担从=2V牛矶=049M/'秒，已知冷水倍数为n B 亠3

8、,盐水倍数n = 2 ,其流速可选取牛奶速度之1 - 2倍，即每组叠析板的 通道数可与牛奶通道数相等或为其2倍，计算按V冷木=V址水=V牛乳=0 2 5 4 M / 秒。上述液流速度是否选择适当，可于今后阻力计算时校核之。如阻力在允许范 内，则上述之速度可认为合适，否则应重新选择。(5)选取传热系数K值通过传热学中基本公式.结合流体力学计算和査有关图表，也可以算出空 一方面较复杂，另一方面，因为热交换经过一段时I、售,会有这样那样曲变化, 因此计算值与实际情况有不同，可査定经验数值，供计算中应用。当然，下列数 据也仅供参考。预热段 Kx = 1 3 1 5 千卡/米2时匕=5,5 0 5 ?

9、6 4 2千焦/米n时匕.杀菌段1I 9 6 0千卡/米三时匕 -8,2 0 6 , 1 2 8千焦/米?时左但是在杀菌段因传热介质温度较高，传热面上易发生结垢，影响传热效果,所以可打上一个系数，取下列数值:K - 1 9 6 0 千卡/米空时卍x 0 . 8= 1 6 7 0千卡米55时匕-6,5 7 3 ? 2 7 6千焦/米2时匕 冷水冷却段Ka= 1 1 4 0千卡I米52时匕-47729520千焦/米时卍 盐水冷却段二9 6 0 千卡/米三时匕- 4 0 1 9 3 2 8 千焦 / 米25时'C (6)确定工作面积F,板数2,叠板组数iQF2.Z h i f2 xm予热段：

10、Q466500F 于 =28 6 mK A t13 15x12 4板数：Ft2 8 6Z 于： =14 3+ 0 , 2（f块传热板之面积f=02m）叠板组中的通道采用m= 1 5 ,确定叠板组数)14 3= 4.762 x m2x15因叠板组数必须是整数,故采用1亍=5 可用下列方式配置：<15 + 15 + 15 + 15 + 15 15 + 15 + 15 + 15 + 15杀菌段工作面积116. 600板数叠板组数2 m 可按下列方式配置: 15 + 15 + 15K 8+15 7 0x5 4F 获 13.75=69 f0.2Z殃 6 9=23 2x152 2 + 23这样热水每

11、组的实际通道为2 2或2 3 ,故其实际流速:10x43600x22x 0 2 7 x 0. 0028 =0. 67M/秒 0, 8m/sec 或10x4V2=3600x23x0. 27x0, 0028=0. 6 4M/秒可认为合适 0. 8 m / s e冷水冷却段F构二*1140x7K t a 3板数1 226 1 02叠板组数Z*i g 2 0 3 采用 i & = 22x15可按下列方式布置：15 + 153 0这样冷水每组实际通道为3 0 ,故其实际流速10x3V3. =360x30* 0. 2 7 x 0. 0028=0. 3 6 8 M/秒可认为合适 0 3 m/ s e

12、 c盐水冷却段工作面积F盘亠Q盘7 5 , 2 0 0=7 . 3 2 m2K Q却/ t盘9 60x10 7板数F址7 .3 27=37£竝=2 m02叠板组数Q盐.Z 盘=1 2 3f2x15可孩下式布置：1 5 1 5盐水每组之实际通道为1 5 ,故其实际流速10x23600xl5x 0 27x0.0028=0. 49M/ 秒 > 0. 3 m / s e c盐水冷却段的面积不很大，为了要使配置得到相称（牛奶的通道与盐水通道 相一致故使盐水的速度比计算中所用的大二倍（因为盐水借数是口 » - 2）,这 样整个配置（其程序按物料运动的方向）如下：15 + 15 + 15 + 15 + 1515 + 15 丿：515 + 151 5+ + + 15 + 15 + 15 + 15