換熱器是這樣一種設(shè)備,溫度不同的兩種流體(氣體或者液體)在換熱器內(nèi)流過時(shí),為了防止它們之間的彼此混雜而用固體壁隔開,這樣從進(jìn)口到出口熱量從熱流體傳至冷流體,熱流體將被冷卻,而冷流體將被加熱。
適用于不同介質(zhì)、不同工況、不同溫度、不同壓力的換熱器,結(jié)構(gòu)型式也不同,換熱器按換熱器的結(jié)構(gòu)可分為:浮頭式換熱器、固定管板式換熱器、U形管板換熱器、板式換熱器等。
換熱器通常用在間接太陽能系統(tǒng)和輔助能源加熱設(shè)備與太陽能系統(tǒng)輔助加熱的系統(tǒng)中。在太陽能熱水系統(tǒng),尤其是間接式系統(tǒng)中應(yīng)用比較多的是板式換熱器和容積式換熱器。
換熱設(shè)備的選型計(jì)算
(一)基本方程
1、傳熱方程式
式中:
是換熱器的換熱量,W;
是換熱器的傳熱系數(shù),W/(㎡·℃);
是換熱器的換熱面積,㎡;
是熱媒與被加熱水的計(jì)算溫度差,即換熱器換熱表面的平均換熱溫度,℃;
2、熱平衡方程式
式中:
C1是熱媒的定壓比熱容;KJ/(㎏·℃)
C2是水的定壓比熱容;4.187KJ/(㎏·℃)
(二)換熱器選型計(jì)算
換熱設(shè)備計(jì)算主要是根據(jù)集熱系統(tǒng)的換熱量求得換熱設(shè)備的換熱面積。
太陽能熱水系統(tǒng)中的換熱器一般用在間接系統(tǒng)和輔助能源系統(tǒng)中。間接太陽能熱水系統(tǒng)的換熱設(shè)備涉及到換熱器面積計(jì)算和二次側(cè)水泵選型計(jì)算。首先須知集熱系統(tǒng)換熱量。
1、集熱系統(tǒng)的換熱量
式中
QZ指集熱系統(tǒng)的換熱量(W);
Kt指太陽輻照度變化系數(shù),一般取1.5`1.8,取高限時(shí)對(duì)太陽能利用有利。
f指太陽能保證率。
qrd指用水定額,L/d;
C指水的定壓比熱容,4.18KJ/(㎏·℃);
pr指熱水的密度,通常取1㎏/L;
te、ti分別是熱水終止和冷水水溫,℃。
sy指年平均日日照小時(shí)數(shù),可由圖集《太陽能熱水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與安裝》06SS128上附表查取。
2、換熱設(shè)備的換熱面積計(jì)算
式中
F指換熱設(shè)備的換熱面積(㎡);
Cr指集熱系統(tǒng)的熱損系數(shù),一般取1.1~1.2;
注:當(dāng)設(shè)備廠家提供經(jīng)測(cè)試的K值時(shí),應(yīng)以廠家提供的值為準(zhǔn)。
對(duì)不同的水加熱器,熱媒與被加熱水的計(jì)算溫度差計(jì)算方法不同。涉及到不同的換熱器,單獨(dú)計(jì)算溫度差時(shí),可按下式計(jì)算:
1)容積式水加熱器、導(dǎo)流型容積式水加熱器、半容積式水加熱器;
2)快速式水加熱器、半即熱式水加熱器
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