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新疆板式换热器效能提高的设计方法

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新疆板式换热器效能提高的设计方法

发布日期:2018-02-10 作者:myxc 点击:

一  优化设计方向

近年来,新疆板式换热器技术日益成熟,其传热效率高,体积小,重量轻,污垢系数低,拆卸方便,板片品种多,适用范围广,在供热行业得到了广泛应用。板式换热器按组装方式分为可拆式、焊接式、钎焊式、板壳式等。由于可拆式板式换热器便于拆卸清洗,增减换热器面积灵活,在供热工程中使用较多。可拆式板式换热器受橡胶密封垫耐热温度的限制,适用于水一水传热。本文对提高可拆式板式换热器效能的优化设计进行研究。

提高板式换热器的效能是一个综合经济效益问题,应通过技术经济比较后确定。提高换热器的传热效率和降低换热器的阻力应同时考虑,而且应合理选用板片材质和橡胶密封垫材质及安装方法,保证设备安全运行,延长设备使用寿命。

二  优化设计方法

2.1 提高传热效率

板式换热器是问壁传热式换热器,冷热流体通过换热器板片传热,流体与板片直接接触,传热方式为热传导和对流传热。提高板式换热器传热效率的关键是提高传热系数和对数平均温差。

① 提高换热器传热系数只有同时提高板片冷热两侧的表面传热系数,减小污垢层热阻,选用热导率高的板片,减小板片的厚度,才能有效提高换热器的传热系数。

② 提高对数平均温差

板式换热器流型有逆流、顺流和混合流型(既有逆流又有顺流)。在相同工况下,逆流时对数平均温差最大,顺流时最小,混合流型介于二者之问。提高换热器对数平均温差的方法为尽可能采用逆流或接近逆流的混合流型,尽可能提高热侧流体的温度,降低冷侧流体的温度。

③ 进出口管位置的确定

对于单流程布置的板式换热器,为检修方便,流体进出口管应尽可能布置在换热器固定端板一侧。介质的温差越大,流体的自然对流越强,形成的滞留带的影响越明显,因此介质进出口位置应按热流体上进下出,冷流体下进上出布置,以减小滞留带的影响,提高传热效率。

2.2 降低换热器阻力的方法

提高板问流道内介质的平均流速,可提高传热系数,减小换热器面积。但提高流速,将加大换热器的阻力,提高循环泵的耗电量和设备造价。循环泵的功耗与介质流速的3次方成正比,通过提高流速获得稍高的传热系数不经济。当冷热介质流量比较大时,可采用以下方法降低换热器的阻力,并保证有较高的传热系数。

① 采用热混合板

三分pk拾官网热混合板的板片两面波纹几何结构相同,板片按人字形波纹的夹角分为硬板(H)和软板(L),夹角(一般为120。左右)大于90。为硬板,夹角(一般为70。左右)小于90。为软板。热混合板硬板的表面传热系数高,流体阻力大,软板则相反。硬板和软板进行组合,可组成高(HH)、中(HL)、低(LL)3种特性的流道,满足不同工况的需求。

冷热介质流量比较大时,采用热混合板比采用对称型单流程的换热器可减少板片面积。热混合板冷热两侧的角孔直径通常相等,冷热介质流量比过大时,冷介质一侧的角孑L压力损失很大。另外,热混合板设计技术难以实现精确匹配,往往导致节省板片面积有限。因此,冷热介质流量比过大时不宜采用热混合板。

三分pk拾官网② 采用非对称型板式换热器

对称型板式换热器由板片两面波纹几何结构相同的板片组成,形成冷热流道流通截面积相等的板式换热器。非对称型(不等截面积型)板式换热器根据冷热流体的传热特性和压力降要求,改变板片两面波形几何结构,形成冷热流道流通截面积不等的板式换热器,宽流道一侧的角孑L直径较大。非对称型板式换热器的传热系数下降微小,且压力降大幅减小。冷热介质流量比较大时,采用非对称型单流程比采用对称型单流程的换热器可减少板片面积15% 一3O% 。

③ 采用多流程组合

当冷热介质流量较大时,可以采用多流程组合布置,小流量一侧采用较多的流程,以提高流速,获得较高的传热系数。大流量一侧采用较少的流程,以降低换热器阻力。多流程组合出现混合流型,平均传热温差稍低。采用多流程组合的板式换热器的固定端板和活动端板均有接管,检修时工作量大。

④ 设换热器旁通管

当冷热介质流量比较大时,可在大流量一侧换热器进出口之问设旁通管,减少进入换热器流量,降低阻力。为便于调节,在旁通管上应安装调节阀。该方式应采用逆流布置,使冷介质出换热器的温度较高,保证换热器出口合流后的冷介质温度能达到设计要求。设换热器旁通管可保证换热器有较高的传热系数,降低换热器阻力,但调节略繁。

⑤ 板式换热器形式的选择

换热器板间流道内介质平均流速以0.3~0.6m/s为宜,阻力以不大于100 kPa为宜。根据不同冷热介质流量比,可参照表1选用不同形式的板式换热器,表中非对称型板式换热器流道截面积比为2。采用对称型或非对称型、单流程或多流程板式换热器,均可设置换热器旁通管,但应经详细的热力计算。

2.3 橡胶密封垫材质及安装方式

① 材质的选择

水一水换热器中,冷热介质对橡胶密封垫均无腐蚀性。选用橡胶密封垫材质的关键是耐温和密封性能,橡胶密封垫材质可按文献选用。

② 安装方式的选择

橡胶密封垫常用安装方式为粘接式、卡扣式。粘接式是在换热器组装时,将橡胶密封垫用胶水粘接在板片密封槽内。卡扣式是在换热器组装时,利用橡胶密封垫和板片边缘的卡扣结构,将橡胶密封垫固定在板片密封槽内。由于卡扣式安装工作量很小,换热器拆卸时橡胶密封垫损坏率低,而且不存在胶水中可能含有的氯离子造成对板片的腐蚀,因此使用较多。

2.4 合理选用板片材质

不锈钢板片可能产生腐蚀失效的现象有点蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀、晶间腐蚀、均匀腐蚀等,应力腐蚀的发生率较高。由氯离子引起的应力腐蚀最多,板片材质可根据介质中的氯离子质量浓度合理选用。


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