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高效換熱器(簡述提高傳熱系數(shù)k的幾種方法)
點擊次數(shù):72 更新時間:2023-11-21

  目前主要采用下述措施:

  1、研究應(yīng)用強(qiáng)化傳熱技術(shù),擴(kuò)展傳熱面積和提高傳熱表面的傳熱性能;

  2、改變換熱器折流板結(jié)構(gòu)(折流桿技術(shù)等)以提高殼程的傳熱膜系數(shù),增加介質(zhì)的湍流性,防止介質(zhì)走短流; 3換熱管內(nèi)外表面防污垢技術(shù)(防污垢涂層技術(shù)). 4、應(yīng)用數(shù)值傳熱技術(shù)的研究.目前研究應(yīng)用強(qiáng)化傳熱技術(shù)是提高傳熱效率很有效的一種技術(shù)措施,本文主要討論應(yīng)用強(qiáng)化傳熱技術(shù)對換熱器進(jìn)行改進(jìn).所謂換熱器傳熱強(qiáng)化或增強(qiáng)傳熱是指通過對影響傳熱的各種因素的分析與計算,采取某些技術(shù)措施以提高換熱設(shè)備的傳熱量或者在滿足原有傳熱量條件下,使它的體積縮小. 換熱器傳熱強(qiáng)化通常使用的手段包括三類:擴(kuò)展傳熱面積(F);加大傳熱溫差;提高傳熱系數(shù)(K). 1.擴(kuò)展傳熱面積F.擴(kuò)展傳熱面積是增加傳熱效果使用*多、*簡單的一種方法.這種方法現(xiàn)在已經(jīng)淘汰.現(xiàn)在使用*多的是通過合理地提高設(shè)備單位體積的傳熱面積來達(dá)到增強(qiáng)傳熱效果的目的,如在換熱器上大量使用單位體積傳熱面積比較大的翅片管、波紋管、板翅傳熱面等材料. 2.加大傳熱溫差△t.加大換熱器傳熱溫差△t是加強(qiáng)換熱器換熱效果常用的措施之一.但是,增加換熱器傳熱溫差△t是有一定限度的,我們不能把它作為增強(qiáng)換熱器傳熱效果*主要的手段,使用過程中我們應(yīng)該考慮到實際工藝或設(shè)備條件上是否允許. 3.增強(qiáng)傳熱系數(shù)(K).增強(qiáng)換熱器傳熱效果*積極的措施就是設(shè)法提高設(shè)備的傳熱系數(shù)(K).換熱器傳熱系數(shù)(K)值越低,換熱器傳熱效果也就越差.換熱器傳熱系數(shù)(K)值也就越高,換熱器傳熱效果也就越好. 上述三方面增強(qiáng)傳熱效果的方法在換熱器都或多或少的獲得了使用,但是由于擴(kuò)展傳熱面積及加大傳熱溫差常常受到場地、設(shè)備、資金、效果的限制,不可能無限制的增強(qiáng).所以,當(dāng)前換熱器強(qiáng)化傳熱的研究主要方向就是:如何通過控制換熱器傳熱系數(shù)(K)值來提高換熱器強(qiáng)化傳熱的效果.我們現(xiàn)在使用*多的提高換熱器傳熱系數(shù)(K)值的技術(shù)就是:在換熱器換熱管中加擾流子添加物,通過擾流子添加物的作用,使換熱器傳熱過程的分熱阻大大的降低,并且*終來達(dá)到提高換熱器傳熱系數(shù)(K)值的目的. (1)換熱器上擾流子強(qiáng)化傳熱的使用.為了提高換熱器的傳熱系數(shù),強(qiáng)化換熱器的傳熱效率,國內(nèi)外出現(xiàn)了多種強(qiáng)化元件及強(qiáng)化措施,主要包括在換熱器中使用螺紋管、橫紋管、縮放管、大導(dǎo)程多頭溝槽管、整體雙面螺旋翅片管以及互程技術(shù)在換熱管中加擾流子來強(qiáng)化管內(nèi)換熱等.其中,在換熱管中加擾流子添加物進(jìn)行強(qiáng)化傳熱在工業(yè)上已使用了多年,它可以使換熱器總的傳熱系數(shù)出現(xiàn)明顯的提高,可以大大節(jié)省換熱器的傳熱面積,降低設(shè)備重量,節(jié)約大量金屬材料,它的許多優(yōu)點已日益引起人們的重視. (2)采用異形管.為了強(qiáng)化管束傳熱,在工程應(yīng)用上已越來越廣泛地采用異形管來代替圓管.如橢圓管、滴形管、透鏡管等.其中以扁管和橢圓管應(yīng)用*廣.以橢圓矩形翅片管為例,經(jīng)研究證明與圓管相比,由于橢圓管的流動性好,流動阻力小,且在相同的管橫截面積下,橢圓管的傳熱周邊比圓管長;從布置上講在單位體積內(nèi)可布置更多的管子,因此單位體積的傳熱量高.在滿足一定換熱量的前提下,換熱器向著高效、緊湊的方向發(fā)展.強(qiáng)化傳熱技術(shù)的應(yīng)用,國內(nèi)研發(fā)了一些新型高效換熱器如內(nèi)凸肋管式換熱器、螺旋式高效換熱器。

  列管式換熱器

  列管式換熱器(tubularexchanger)是目前化工及酒精生產(chǎn)上應(yīng)用*廣的一種換熱器。它主要由殼體、管板、換熱管、封頭、折流擋板等組成。所需材質(zhì),可分別采用普通碳鋼、紫銅、不銹鋼制作。列管式換熱器必須從結(jié)構(gòu)上考慮熱膨脹的影響,采取各種補(bǔ)償?shù)霓k法,消除或減小熱應(yīng)力,根據(jù)所采取的溫差補(bǔ)償措施。列管式換熱器在制作時,管板與列管的焊接一般采用手工電弧焊,焊縫形狀存在不同程度的缺陷,如凹陷、氣孔、夾渣等,焊縫應(yīng)力的分布也不均勻。

  基本信息

  中文名

  列管式換熱器

  外文名

  tubular exchanger

  分類

  器械

  種類

  固定管板式

  列管式換熱器的結(jié)構(gòu)比較簡單、緊湊、造價便宜,但管外不能機(jī)械清洗。此種換熱器管束連接在管板上,管板分別焊在外殼兩端,并在其上連接有頂蓋,頂蓋和殼體裝有流體進(jìn)出口接管。通常在管外裝置一系列垂直于管束的擋板。同時管子和管板與外殼的連接都是剛性的,而管內(nèi)管外是兩種不同溫度的流體。因此,當(dāng)管壁與殼壁溫差較大時,由于兩者的熱膨脹不同,產(chǎn)生了很大的溫差應(yīng)力,以至管子扭彎或使管子從管板上松脫,甚至毀壞換熱器。

  為了克服溫差應(yīng)力必須有溫差補(bǔ)償裝置,一般在管壁與殼壁溫度相差50℃以上時,為安全起見,換熱器應(yīng)有溫差補(bǔ)償裝置。但補(bǔ)償裝置(膨脹節(jié))只能用在殼壁與管壁溫差低于60~70℃和殼程流體壓強(qiáng)不高的情況。一般殼程壓強(qiáng)超過0.6Mpa時由于補(bǔ)償圈過厚,難以伸縮,失去溫差補(bǔ)償?shù)淖饔茫蛻?yīng)考慮其他結(jié)構(gòu)。

  浮頭式

  換熱器的一塊管板用法蘭與外殼相連接,另一塊管板不與外殼連接,以使管子受熱或冷卻時可以自由伸縮,但在這塊管板上連接一個頂蓋,稱之為“浮頭”,所以這種換熱器叫做浮頭式換熱器。其優(yōu)點是:管束可以拉出,以便清洗;管束的膨脹不變殼體約束,因而當(dāng)兩種換熱器介質(zhì)的溫差大時,不會因管束與殼體的熱膨脹量的不同而產(chǎn)生溫差應(yīng)力。其缺點為結(jié)構(gòu)復(fù)雜,造價高。

  填料函式

  這類換熱器管束一端可以自由膨脹,結(jié)構(gòu)比浮頭式簡單,造價也比浮頭式低。但殼程內(nèi)介質(zhì)有外漏的可能,殼程中不應(yīng)處理易揮發(fā)、易燃、易爆和有毒的介質(zhì)。

  U型管式

  U形管式換熱器,每根管子都彎成U形,兩端固定在同一塊管板上,每根管子皆可自由伸縮,從而解決熱補(bǔ)償問題。管程至少為兩程,管束可以抽出清洗,管子可以自由膨脹。其缺點是管子內(nèi)壁清洗困難,管子更換困難,管板上排列的管子少。優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單,質(zhì)量輕,適用于高溫高壓條件。

  渦流熱膜

  渦流熱膜換熱器采用*新的渦流熱膜傳熱技術(shù),通過改變流體運(yùn)動狀態(tài)來增加傳熱效果,當(dāng)介質(zhì)經(jīng)過渦流管表面時,強(qiáng)力沖刷管子表面,從而提高換熱效率。*高可達(dá)W/m2℃。同時這種結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了耐腐蝕、耐高溫、耐高壓、防結(jié)垢功能。其它類型的換熱器的流體通道為固定方向流形式,在換熱管表面形成繞流,對流換熱系數(shù)降低。

  據(jù)【換熱設(shè)備推廣中心】的資料顯示,渦流熱膜換熱器的*大特點在于經(jīng)濟(jì)性和安全性統(tǒng)一。由于考慮了換熱管之間,換熱管和殼體之間流動關(guān)系,不再使用折流板強(qiáng)行阻擋的方式逼出湍流,而是靠換熱管之間自然誘導(dǎo)形成交替漩渦流,并在保證換熱管不互相摩擦的前提下保持應(yīng)有的顫動力度。換熱管的剛性和柔性配置良好,不會彼此碰撞,既克服了浮動盤管換熱器之間相互碰撞造成損傷的問題,又避免了普通管殼式換熱器易結(jié)垢的問題。

  渦流熱膜換熱器性能特點:

  1.高效節(jié)能,該換熱器傳熱系數(shù)為6000-8000W/m2.0C;

  2.全不銹鋼制作,使用壽命長,可達(dá)20年以上,十年內(nèi)出現(xiàn)換熱器質(zhì)量問題免費更換;

  3.改層流為湍流,提高了換熱效率,降低了熱阻;

  4.換熱速度快,耐高溫(400℃),耐高壓(2.5Mpa);

  5.結(jié)構(gòu)緊湊,占地面積小,重量輕,安裝方便,節(jié)約土建投資;

  6.設(shè)計靈活,規(guī)格齊全,實用針對性強(qiáng),節(jié)約資金;

  7.應(yīng)用條件廣泛,適用較大的壓力、溫度范圍和多種介質(zhì)熱交換;

  8.維護(hù)費用低,易操作,清垢周期長,清洗方便。

  9.采用納米熱膜技術(shù),顯著增大傳熱系數(shù)。

  板式換熱器是由一系列具有一定波紋形狀的金屬片疊裝而成的一種新型高效換熱器。各種板片之間形成薄矩形通道,通過板片進(jìn)行熱量交換。板式換熱器是液—液、液—汽進(jìn)行熱交換的理想設(shè)備。它具有換熱效率高、熱損失小、結(jié)構(gòu)緊湊輕巧、占地面積小、安裝清洗方便、應(yīng)用廣泛、使用壽命長等特點。選型要點及原則

  1、流速及取值:

 ?、佟Q熱管網(wǎng)流速:指進(jìn)、出水管路,見流速表。

 ?、?、機(jī)組總管流速:管徑≦ 80時,選1m/s, ≧ 100時,見流速表。

 ?、邸⒔强琢魉伲?大為6m/s (四個進(jìn)出口)。

 ?、?、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(shù)(總片數(shù)減二)

 ?、佟Q熱面積的計算:

  換熱面積=換熱量/換熱系數(shù)/對數(shù)平均溫差/污垢系數(shù)

 ?、?、換熱量的計算:

  換熱量=建筑面積*采暖熱指標(biāo)(即熱負(fù)荷,見指標(biāo)表)

  3、介質(zhì)參數(shù):

  ①、區(qū)域供暖:暖氣采暖/地?zé)岵膳?10/75 ℃ - 50/75

 ?、?、區(qū)域供暖:地?zé)岵膳?10/75 ℃- 40/50 ℃

 ?、?、樓宇空調(diào):風(fēng)機(jī)盤管采暖:110/75 ℃ - 50/60 ℃

 ?、?、生活熱水:洗浴、廚房、洗衣房:70/50 ℃ - 10/55 ℃

 ?、?、泳池供水:游泳池恒溫供水:110/70 ℃ - 10/40 ℃

 ?、?、超高層空調(diào)制冷:冷水轉(zhuǎn)換:7/11 ℃ - 8/12 ℃

  板式換熱器選型計算的方法及公式

  現(xiàn)今板式換熱器選型計算一般都采用軟件選型。常規(guī)手算方法和公式如下:

  (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

 ?。?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,計算板片數(shù)范圍Nmin,Nmax

 ?。蝝in = Q / Kmax .Δtm .F P .β

 ?。蝝ax = 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.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(shù)NN

 ?。危? 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)行計算。

  2.當(dāng)T1-t2=T2-t1時采用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。

  5.a(chǎn)1、a2、a3、a4、a5為常系數(shù)。

  選型計算各公式符號的意義及單位

  選用板式換熱器就是要選擇板片的面積,它的選擇主要有兩種方法,但這兩種都比較難理解,*簡單的是套用公式:

  Q=K×F×Δt

  Q——熱負(fù)荷

  K——傳熱系數(shù)

  F——換熱面積

  Δt——傳熱溫差(一般用對數(shù)溫差)

  傳熱系數(shù)取決于換熱器自身的結(jié)構(gòu),每個不同流道的板片,都有自身的經(jīng)驗公式,如果不嚴(yán)格的話,可以取2000~3000。*后算出的板換的面積要乘以一定的系數(shù)如1.2。

  板式換熱器是由一系列具有一定波紋形狀的金屬片疊裝而成的一種新型高效換熱器。各種板片之間形成薄矩形通道,通過板片進(jìn)行熱量交換。板式換熱器是液—液、液—汽進(jìn)行熱交換的理想設(shè)備。它具有換熱效率高、熱損失小、結(jié)構(gòu)緊湊輕巧、占地面積小、安裝清洗方便、應(yīng)用廣泛、使用壽命長等特點。本課件由暖通南社獨立完成整合編輯,歡迎轉(zhuǎn)載,但請注明出處。

  板式換熱器的型式主要有框架式(可拆卸式)和釬焊式兩大類,板片形式主要有人字形波紋板、水平平直波紋板和瘤形板片三種。

  釬焊換熱器結(jié)構(gòu)

  主要結(jié)構(gòu)

 ?、卑迨綋Q熱器板片和板式換熱器密封墊片

  ⒉固定壓緊板

 ?、郴顒訅壕o板

 ?、磰A緊螺栓

 ?、瞪蠈?dǎo)桿

 ?、断聦?dǎo)桿

 ?、泛罅⒅?/p>

  由一組板片疊放成具有通道型式的板片包。兩端分別配置帶有接管的端底板。

  整機(jī)由真空釬焊而成。相鄰的通道分別流動兩種介質(zhì)。相鄰?fù)ǖ乐g的板片壓制成波紋。型式,以強(qiáng)化兩種介質(zhì)的熱交換。在制冷用釬焊式板式換熱器中,水流道總是比制冷劑流道多一個。

  圖示為單邊流,有些換熱器做成對角流,即:Q1和Q3容納一種介質(zhì),而Q2和Q4容納另一種介質(zhì)。

  所有都是螺桿和螺栓結(jié)構(gòu),便于現(xiàn)場拆卸和修復(fù)。

  運(yùn)行原理

  板式換熱器是由帶一定波紋形狀的金屬板片疊裝而成的新型高效換熱器,構(gòu)造包括墊片、壓緊板(活動端板、固定端板)和框架(上、下導(dǎo)桿,前支柱)組成,板片之間由密封墊片進(jìn)行密封并導(dǎo)流,分隔出冷/熱兩個流體通道,冷/熱換熱介質(zhì)分別在各自通道流過,與相隔的板片進(jìn)行熱量交換,以達(dá)到用戶所需溫度。

  每塊板片四角都有開孔,組裝成板束后形成流體的分配管和匯集管,冷/熱介質(zhì)熱量交換后,從各自的匯集管回流后循環(huán)利用。

  換熱原理:間壁式傳熱。

  單流程結(jié)構(gòu):只有2塊板片不傳熱-頭尾板。

  雙流程結(jié)構(gòu):每一個流程有3塊板片不傳熱。

  板片和流道

  通常有二種波紋的板片 (L 小角度和 H大角度),這樣就有三種不同的流道(L, M 和 H),如下所示:

  在這三種流道中選擇,并根據(jù)特殊的工況定身量做和選型。

  理論上,一臺換熱器可以混用不同類型的流道,如H型之后是M型。

  但對于有相變的情況,這會導(dǎo)致**個H流道和*后一個M流道之間介質(zhì)的分配失調(diào),因此,在各類制冷用BPHE中不予采用。

  板片波紋的主要作用:使得流體紊流,強(qiáng)化傳熱相鄰板片的波紋形成接觸抗點,提高耐壓性能。

  注:巧克力分布去:使流體均勻流過整個板片,在 A 和B處的壓力降相同,使在這里的壓力損失*小,把壓力降用于有效的傳熱,允許平行流AlfaLaval 創(chuàng)造發(fā)明創(chuàng)造,現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用。如下圖。

  平行流與對角流:

  平行流的優(yōu)勢:一塊板片 & 一條密封墊,同一的板片在板片組里,旋轉(zhuǎn)180o可以用于二邊通道備件損耗小。完全滿足對角流所有的功能,較高的設(shè)計壓力或使用較薄的板片沒有交叉出管口。板式換熱器在暖通空調(diào)領(lǐng)域的應(yīng)用

  區(qū)域供熱系統(tǒng)

  熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)

  地?zé)崴┡到y(tǒng)

  即熱式生活熱水系統(tǒng)

  即熱式特點

  可保證用戶隨時隨地均有熱水供應(yīng),系統(tǒng)緊湊,無需儲罐,需要較大的鍋爐容量需要較大的熱交換器。

  半即熱式生活熱水系統(tǒng)

  半即熱式特點

  需要較小的鍋爐容量,需要較小的熱交換器,儲罐內(nèi)易生長細(xì)菌,需要額外的地方安放儲罐。

  游泳池恒溫保持系統(tǒng)

  太陽能熱水系統(tǒng)

  供冷空調(diào)系統(tǒng)

  冷凝器側(cè)應(yīng)用:

  1 冷卻塔水冷卻凝結(jié)水

  2 海水、河水或井水冷卻凝結(jié)水

  3 乙二醇冷卻凝結(jié)水

  4 短路冷凍機(jī)組系統(tǒng)

  5 地下水冷/熱源系統(tǒng)

  6 熱回收系統(tǒng)

  冷凝水側(cè)熱交換器可以起到以下作用:

  保護(hù)冷凝器免受污染、結(jié)垢和腐蝕

  代替冷凝器承受冷卻水側(cè)壓力

  能夠在季節(jié)許可時不運(yùn)行冷凍機(jī)組

  能夠?qū)崿F(xiàn)熱回收

  節(jié)省昂貴的添加劑

  冷卻塔水冷卻凝結(jié)水

  海水、河水、或井水冷卻凝結(jié)水

  乙二醇冷卻凝結(jié)水

  短路冷凍機(jī)組系統(tǒng)

  地下水冷/熱源系統(tǒng)

  熱回收系統(tǒng)

  蒸發(fā)側(cè)的應(yīng)用:

  1 壓力接力系統(tǒng)

  2 分離冷卻循環(huán)水 (無壓力接力功能)

  3 蓄冰系統(tǒng)

  4 區(qū)域供冷系統(tǒng)

  5 天花板供冷系統(tǒng)

  蒸發(fā)器側(cè)熱交換器可以起到以下作用:

  避免冷凍機(jī)組承受高壓(壓力接力系統(tǒng))

  減少昂貴、低效添加劑的用量

  分離冷卻水系統(tǒng),以保證局部系統(tǒng)清潔度很高(電子元件生產(chǎn))

  減少泄漏所帶來的損害

  壓力接力系統(tǒng)

  分離冷卻循環(huán)水系統(tǒng)

  蓄冰系統(tǒng)

  蓄冰系統(tǒng)設(shè)計基本要素:

  設(shè)定空調(diào)要求

  運(yùn)行方案

  全蓄冰系統(tǒng)

  部分蓄冰系統(tǒng)

  冷凍機(jī)組為主系統(tǒng)

  蓄冰為主系統(tǒng)

  區(qū)域供冷系統(tǒng)

  天花板供冷系統(tǒng)

  空調(diào)系統(tǒng)其它應(yīng)用方案

  1 夏、冬季供冷、熱轉(zhuǎn)換

  2 冷凍水預(yù)冷卻系統(tǒng)

  板式換熱器在供冷空調(diào)系統(tǒng)中的優(yōu)勢

  1. 傳熱系數(shù)高,對數(shù)溫差可作到0.5度。

  2. 體積小,重量輕,便于安裝,可放置于設(shè)備層。

  3. 易于拆卸,方便清理內(nèi)部污垢。

  4. 結(jié)構(gòu)堅固,可承受較高工作壓力,*高 3.0MPa。

  5. 換熱效率高,降低運(yùn)行成本。

  6. 固定投資低。

  板式換熱機(jī)組基本原理

  流經(jīng)用戶散熱片后的低溫水(二次回水)經(jīng)過濾器除污后,由循環(huán)泵加壓進(jìn)入換熱器,吸收一次熱媒放出的熱量,達(dá)到供水設(shè)定溫度后,再流向供熱管網(wǎng)對用戶進(jìn)行供熱;

  熱源經(jīng)一次熱網(wǎng)(一次水)流經(jīng)過濾器、調(diào)節(jié)閥、進(jìn)入換熱器放熱后(二次水),由熱媒回水管返回?zé)嵩矗ǘ位厮┍患訜岷笤俅螀⑴c循環(huán)換熱;

  補(bǔ)水泵根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行情況適時對二次循環(huán)水系統(tǒng)進(jìn)行定壓補(bǔ)水。

  板式換熱器簡介

  板式換熱器是由一系列具有一定波紋形狀的金屬片疊裝而成的一種新型高效換熱器。各種板片之間形成薄矩形通道,通過半片進(jìn)行熱量交換。它與常規(guī)的管殼式換熱器相比,在相同的流動阻力和泵功率消耗情況下,其傳熱系數(shù)要高出很多,在適用的范圍內(nèi)有取代管殼式換熱器的趨勢。

  板式換熱器的型式主要有框架式(可拆卸式)和釬焊式兩大類,板片形式主要有人字形波紋板、水平平直波紋板和瘤形板片三種。

  1.1板式換熱器的基本結(jié)構(gòu)

  板式換熱器主要由框架和板片兩大部分組成。

  板片由各種材料的制成的薄板用各種不同形式的磨具壓成形狀各異的波紋,并在板片的四個角上開有角孔,用于介質(zhì)的流道。板片的周邊及角孔處用橡膠墊片加以密封。

  框架由固定壓緊板、活動壓緊板、上下導(dǎo)桿和夾緊螺栓等構(gòu)成。

  板式換熱器是將板片以疊加的形式裝在固定壓緊板、活動壓緊板中間,然后用夾緊螺栓夾緊而成。

  1.2板式換熱器的特點(板式換熱器與管殼式換熱器的比較)

  a.傳熱系數(shù)高 由于不同的波紋板相互倒置,構(gòu)成復(fù)雜的流道,使流體在波紋板間流道內(nèi)呈旋轉(zhuǎn)三維流動,能在較低的雷諾數(shù)(一般Re=50~200)下產(chǎn)生紊流,所以傳熱系數(shù)高,一般認(rèn)為是管殼式的3~5倍。

  b.對數(shù)平均溫差大,末端溫差小 在管殼式換熱器中,兩種流體分別在管程和殼程內(nèi)流動,總體上是錯流流動,對數(shù)平均溫差修正系數(shù)小,而板式換熱器多是并流或逆流流動方式,其修正系數(shù)也通常在0.95左右,此外,冷、熱流體在板式換熱器內(nèi)的流動平行于換熱面、無旁流,因此使得板式換熱器的末端溫差小,對水換熱可低于1℃,而管殼式換熱器一般為5℃.

  c.占地面積小 板式換熱器結(jié)構(gòu)緊湊,單位體積內(nèi)的換熱面積為管殼式的2~5倍,也不像管殼式那樣要預(yù)留抽出管束的檢修場所,因此實現(xiàn)同樣的換熱量,板式換熱器占地面積約為管殼式換熱器的1/5~1/10。

  d.容易改變換熱面積或流程組合,只要增加或減少幾張板,即可達(dá)到增加或減少換熱面積的目的;改變板片排列或更換幾張板片,即可達(dá)到所要求的流程組合,適應(yīng)新的換熱工況,而管殼式換熱器的傳熱面積幾乎不可能增加。

  e.重量輕 板式換熱器的板片厚度僅為0.4~0.8mm,而管殼式換熱器的換熱管的厚度為2.0~2.5mm,管殼式的殼體比板式換熱器的框架重得多,板式換熱器一般只有管殼式重量的1/5左右。

  f. 價格低 采用相同材料,在相同換熱面積下,板式換熱器價格比管殼式約低40%~60%。

  g. 制作方便 板式換熱器的傳熱板是采用,標(biāo)準(zhǔn)化程度高,并可大批生產(chǎn),管殼式換熱器一般采用手工制作。

  h. 容易清洗 框架式板式換熱器只要松動壓緊螺栓,即可松開板束,卸下板片進(jìn)行機(jī)械清洗,這對需要經(jīng)常清洗設(shè)備的換熱過程十分方便。

  i. 熱損失小 板式換熱器只有傳熱板的外殼板暴露在大氣中,因此散熱損失可以忽略不計,也不需要保溫措施。而管殼式換熱器熱損失大,需要隔熱層。

  j. 容量較小 是管殼式換熱器的10%~20%。

  k. 單位長度的壓力損失大 由于傳熱面之間的間隙較小,傳熱面上有凹凸,因此比傳統(tǒng)的光滑管的壓力損失大。

  l. 不易結(jié)垢 由于內(nèi)部充分湍動,所以不易結(jié)垢,其結(jié)垢系數(shù)僅為管殼式換熱器的1/3~1/10.

  m. 工作壓力不宜過大,介質(zhì)溫度不宜過高,有可能泄露 板式換熱器采用密封墊密封,工作壓力一般不宜超過2.5MPa,介質(zhì)溫度應(yīng)在低于250℃以下,否則有可能泄露。

  n. 易堵塞 由于板片間通道很窄,一般只有2~5mm,當(dāng)換熱介質(zhì)含有較大顆?;蚶w維物質(zhì)時,容易堵塞板間通道。

  1.4板式換熱器的應(yīng)用場合

  a. 制冷:用作冷凝器和蒸發(fā)器。

  b. :配合鍋爐使用的中間換熱器、高層建筑中間換熱器等。

  c. :純堿工業(yè),合成氨,樹脂合成冷卻等。

  d. 冶金工業(yè):鋁酸鹽母液加熱或冷卻,煉鋼工藝?yán)鋮s等。

  e. :各種淬火液冷卻,減速器潤滑油冷卻等。

  f. :高壓冷卻,發(fā)電機(jī)軸承油冷卻等。

  g. 造紙工業(yè):漂白工藝熱回收,加熱洗漿液等。

  h. 紡織工業(yè):粘膠絲堿水溶液冷卻,沸騰硝化纖維冷卻等。

  i. 食品工業(yè):果汁滅菌冷卻,動植物油加熱冷卻等。

  j. 油脂工藝:皂基常壓干燥,加熱或冷卻各種工藝用液。

  k. 集中供熱:熱電廠廢熱區(qū)域供暖,加熱洗澡用水。

  l. 其他:石油、醫(yī)藥、船舶、海水淡化、地?zé)崂谩?/p>

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