崔明辉，孟德志，倪成名

(河北科技大学建筑工程学院，河北石家庄 050018)



板式换热器间接连接热水供暖系统集中供暖调节公式研究

崔明辉，孟德志，倪成名

(河北科技大学建筑工程学院，河北石家庄 050018)

板式换热器凭借其独特的优点成为供暖工程中的主导换热设备，但目前没有用于分析板式换热器间接连接热水供暖系统集中供暖调节的公式。针对供暖用户系统采用质调节，热水网路系统采用质量-流量调节的情况进行分析，推导出了供暖用户系统以及热水网路系统应用板式换热器间接连接热水供暖集中供暖调节公式。验算表明，该公式既适用于质调节又适用于不同流量优化调节系数的质量-流量调节。

供热与供燃气工程；板式换热器；集中供暖；质调节；质量-流量调节；数值计算

集中供热系统中板式换热器与壳管式换热器都具有水-水换热的功能，但由于板式换热器比壳管式换热器密封性较差，使得板式换热器的普及应用比壳管式换热器滞后了许多年。近年来，随着技术的发展，板式换热器在集中供热系统中得到了广泛应用，且已成为了主流换热设备。板式换热器具有传热系数高、压降小、结构紧凑、质量轻，以及易实现规模化生产等特点，广泛应用于食品、机械、冶金、石油化工等领域[1-16]，但对板式换热器还没有相应的供热调节公式。本文将对此进行研究，力图推导出一个适用的公式。

1 间接连接热水供暖系统的调节

当供暖用户系统与热水网路采用间接连接时，与直接连接热水供暖系统的集中调节方式不同的是随室外温度tw的变化，需同时对热水网路和供暖用户系统进行供暖调节[17-18]。

间接连接热水供暖系统中为保持供暖用户系统的水力稳定性，通常对供暖用户系统按质调节方法供暖调节。热水网路的供回水温度tg和th取决于一级网路采用的调节方法和水-水换热器的热力特性，通常采用集中质调节或质量-流量调节方法。本文针对供暖用户系统采用质调节方法，热水网路系统采用质量-流量调节方法的情况进行分析。

供暖用户系统平衡方程:

(1)

引进补充条件，即供暖用户系统的相对流量比为

(2)

由式(1)和式(2)得供暖用户系统的质调节公式如式(3)、式(4)所示：

(3)

(4)

热水网路系统的平衡方程为

(5)

文献[19]中的相对流量比随相对热负荷比任意变化的通用公式为

(6)

(7)

式中:m为流量优化调节系数，其物理意义是，在满足热用户供暖质量的前提下，系统优化运行中流量调节占供暖量调节的份额(对数值)。

由式(5)和式(6)得：

(8)

换热器热平衡关系为

(9)

对于板式水-水换热器，近似公式如式(10)所示：

(10)

将式(1)和式(6)代入式(10)中整理得：

(11)

由式(9)和式(11)得：

(12)

由式(8)和式(12)得：

(13)

由式(2)和式(13)得：

(14)

令

(15)

由式(14)和式(15)得：

τg=eβ(τh-th)+tg。

(16)

由式(8)和式(16)得：

(17)

(18)

简化式(17)和式(18)，得到热水网路系统质量-流量调节公式：

(19)

(20)

2 计算实例

查表[20]得:A=0.48,B=0.35。

计算结果见表1。

对比可知：(m=0)、(m=1)时，采用式(19)、式(20)计算结果与例题11-4[18]计算结果吻合，进一步验证了该公式是一个既适用于质调节又适用于不同流量优化调节系数的质量-流量调节的较全面的公式。

表1 不同工况下的计算结果

3 结 语

针对板式换热器在间接连接热水供暖系统集中供暖调节中的换热计算问题，提出并推导了供暖用户系统以及热水网路系统应用板式换热器间接连接热水供暖集中供暖调节的质量-流量调节公式，为板式换热器间接连接的集中供暖系统在运行调节、节能测试等方面提供了较好的参考。为了更好地达到经济运行目的，未来应进一步研究不同供暖规模时不同外网型式条件下的m值变化规律。

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Formula study for plate heat exchanger in the central heating regulation of the indirect connection hot water heating system

CUI Minghui, MENG Dezhi, NI Chengming

(School of Civil Engineering, Hebei University of Science and Technology, Shijiazhuang, Hebei 050018, China)

Plate heat exchanger has unique advantages and becomes dominant heat exchange equipment in heating engineering, but there is no heating regulation formula of plate exchanger applied in central heating regulation of indirect connection hot water heating. This paper analyzes the condition that the heating user's system adopts quality regulation method and the hot water network system adopts quality-flow regulation method, and obtains the regulation formulas of plate exchanger applied in central heating regulation of indirect connection hot water heating used for the above two systems. Empirical calculation shows that the formula can be applied to the quality regulation and the mass flow regulation of the different flow optimization adjustment coefficient, and it is an all-round formula.

heat supply and gas supply engineering;plate heat exchanger; central heating; quality regulation; quality-flow regulation; numerical calculation

1008-1542(2016)05-0522-05

10.7535/hbkd.2016yx05015

2016-05-04；

2016-09-08；责任编辑：冯 民

河北科技大学研究生创新资助项目(201502)

崔明辉(1962—)，男，河北献县人，教授，硕士，主要从事人工环境系统优化与新能源利用方面的研究。

E-mail:cuiminghui666@163.com

TU995.1

A

崔明辉，孟德志，倪成名.板式换热器间接连接热水供暖系统集中供暖调节公式研究[J].河北科技大学学报,2016,37(5):522-526.

CUI Minghui,MENG Dezhi,NI Chengming.Analysis of plate heat exchanger in the central heating regulation of the indirect connection hot water heating system[J].Journal of Hebei University of Science and Technology,2016,37(5):522-526.