板式换热器效能进步的规划办法
2018-4-4 14:32:54点击：
一 优化规划方向
近年来，板式换热器技能日益老练，其传热功率高，体积小，重量轻，尘垢系数低，拆开便利，板片种类多，适用范围广，在供热职业得到了广泛应用。板式换热器按拼装办法分为可拆式、焊接式、钎焊式、板壳式等。因为可拆式板式换热器便于拆开清洗，增减换热器面积灵敏，在供热工程中运用较多。可拆式板式换热器受橡胶密封垫耐热温度的约束，适用于水一水传热。本文对进步可拆式板式换热器效能的优化规划进行研究。
进步板式换热器的效能是一个归纳经济效益问题，应经过技能经济比较后断定。进步换热器的传热功率和下降换热器的阻力应一起考虑，并且应合理选用板片原料和橡胶密封垫原料及装置办法，确保设备安全运转，延长设备运用寿命。
二 优化规划办法
2．1 进步传热功率
板式换热器是问壁传热式换热器，冷热流体经过换热器板片传热，流体与板片直触摸摸，传热办法为热传导和对流传热。进步板式换热器传热功率的关键是进步传热系数和对数均匀温差。
① 进步换热器传热系数只要一起进步板片冷热两边的外表传热系数，减小尘垢层热阻，选用热导率高的板片，减小板片的厚度，才干有用进步换热器的传热系数。
a．进步板片的外表传热系数
因为板式换热器的波纹能使流体在较小的流速下发生湍流(雷诺数一150时 )，因而能取得较高的外表传热系数，外表传热系数与板片波纹的几许结构以及介质的活动状况有关。板片的波形包括人字形、平直形、球形等。经过多年的研究和试验发现，波纹断面形状为三角形(正弦形外表传热系数最大，压力降较小，受压时应力散布均匀，但加工困难的人字形板片具有较高的外表传热系数，且波纹的夹角越大，板间流道内介质流速越高，外表传热系数越大。
b．减小尘垢层热阻
减小换热器的尘垢层热阻的关键是避免板片结垢。板片结垢厚度为1 mm时，传热系数下降约10%。因而，有必要留意监测换热器冷热两边的水质，避免板片结垢，并避免水中杂物附着在板片上。有些供热单位为避免盗水及钢件腐蚀，在供热介质中添加药剂，因而有必要留意水质和黏性药剂引起杂物沾污换热器板片。假如水中有黏性杂物，应选用专用过滤器进行处理。选用药剂时，宜挑选无黏性的药剂。
c．选用热导率高的板片
板片原料可挑选奥氏体不锈钢、钛合金、铜合金等。不锈钢的导热功能好，热导率约14．4 w/(m·k) ，强度高，冲压功能好，不易被氧化，价格比钛合金和铜合金低，供热工程中运用最多，但其耐氯离子腐蚀的才能差。
d．减小板片厚度
板片的规划厚度与其耐腐蚀功能无关，与换热器的承压才能有关。板片加厚，能进步换热器的承压才能。选用人字形板片组合时，相邻板片彼此倒置，波纹彼此触摸，构成了密度大、散布均匀的支点，板片角孑l及边际密封结构已逐步完善，使换热器具有很好的承压才能。国产可拆式板式换热器最大承压才能已到达了2.5 mpa。板片厚度对传热系数影响很大，厚度减小0.1mm，对称型板式换热器的总传热系数约添加600w/(m ·k)，非对称型约添加500 w/(m ·k)¨ 。在满意换热器承压才能的前提下，应尽量选用较小的板片厚度。
② 进步对数均匀温差
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，逆流时对数均匀温差最大，顺流时最小，混合流型介于二者之问。进步换热器对数均匀温差的办法为尽可能选用逆流或接近逆流的混合流型，尽可能进步热侧流体的温度，下降冷侧流体的温度。
③ 进出口管位置的断定
关于单流程安置的板式换热器，为检修便利，流体进出口管应尽可能安置在换热器固定端板一侧。介质的温差越大，流体的天然对流越强，构成的停留带的影响越显着，因而介质进出口位置应按热流体进步下出，冷流体下进上出安置，以减小停留带的影响，进步传热功率。
2．2 下降换热器阻力的办法
进步板问流道内介质的均匀流速，可进步传热系数，减小换热器面积。但进步流速，将加大换热器的阻力，进步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，经过进步流速取得稍高的传热系数不经济。当冷热介质流量比较大时，可选用以下办法下降换热器的阻力，并确保有较高的传热系数。
① 选用热混合板
热混合板的板片双面波纹几许结构相同，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。热混合板硬板的外表传热系数高，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，满意不同工况的需求。
冷热介质流量比较大时，选用热混合板比选用对称型单流程的换热器可削减板片面积。热混合板冷热两边的角孔直径一般持平，冷热介质流量比过大时，冷介质一侧的角孑l压力丢失很大。别的，热混合板规划技能难以实现精确匹配，往往导致节约板片面积有限。因而，冷热介质流量比过大时不宜选用热混合板。
② 选用非对称型板式换热器
对称型板式换热器由板片双面波纹几许结构相同的板片组成，构成冷热流道流转截面积持平的板式换热器。非对称型(不等截面积型)板式换热器依据冷热流体的传热特性和压力降要求，改动板片双面波形几许结构，构成冷热流道流转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细小，且压力降大幅减小。冷热介质流量比较大时，选用非对称型单流程比选用对称型单流程的换热器可削减板片面积15% 一3o% 。
③ 选用多流程组合
当冷热介质流量较大时，能够选用多流程组合安置，小流量一侧选用较多的流程，以进步流速，取得较高的传热系数。大流量一侧选用较少的流程，以下降换热器阻力。多流程组合呈现混合流型，均匀传热温差稍低。选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，检修时作业量大。
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，削减进入换热器流量，下降阻力。为便于调理，在旁通管上应装置调理阀。该办法应选用逆流安置，使冷介质出换热器的温度较高，确保换热器出口合流后的冷介质温度能到达规划要求。设换热器旁通管可确保换热器有较高的传热系数，下降换热器阻力，但调理略繁。
⑤ 板式换热器方法的挑选
换热器板间流道内介质均匀流速以0．3～0．6m／s为宜，阻力以不大于100 kpa为宜。依据不同冷热介质流量比，可参照表1选用不同方法的板式换热器，表中非对称型板式换热器流道截面积比为2。选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，但应经具体的热力核算。
2．3 橡胶密封垫原料及装置办法
① 原料的挑选
水一水换热器中，冷热介质对橡胶密封垫均无腐蚀性。选用橡胶密封垫原料的关键是耐温文密封功能，橡胶密封垫原料可按文献选用。
② 装置办法的挑选
橡胶密封垫常用装置办法为粘接式、卡扣式。粘接式是在换热器拼装时，将橡胶密封垫用胶水粘接在板片密封槽内。卡扣式是在换热器拼装时，利用橡胶密封垫和板片边际的卡扣结构，将橡胶密封垫固定在板片密封槽内。因为卡扣式装置作业量很小，换热器拆开时橡胶密封垫损坏率低，并且不存在胶水中可能含有的氯离子造成对板片的腐蚀，因而运用较多。
2．4 合理选用板片原料
不锈钢板片可能发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，板片原料可依据介质中的氯离子质量浓度合理选用。
近年来，板式换热器技能日益老练，其传热功率高，体积小，重量轻，尘垢系数低，拆开便利，板片种类多，适用范围广，在供热职业得到了广泛应用。板式换热器按拼装办法分为可拆式、焊接式、钎焊式、板壳式等。因为可拆式板式换热器便于拆开清洗，增减换热器面积灵敏，在供热工程中运用较多。可拆式板式换热器受橡胶密封垫耐热温度的约束，适用于水一水传热。本文对进步可拆式板式换热器效能的优化规划进行研究。
进步板式换热器的效能是一个归纳经济效益问题，应经过技能经济比较后断定。进步换热器的传热功率和下降换热器的阻力应一起考虑，并且应合理选用板片原料和橡胶密封垫原料及装置办法，确保设备安全运转，延长设备运用寿命。
二 优化规划办法
2．1 进步传热功率
板式换热器是问壁传热式换热器，冷热流体经过换热器板片传热，流体与板片直触摸摸，传热办法为热传导和对流传热。进步板式换热器传热功率的关键是进步传热系数和对数均匀温差。
① 进步换热器传热系数只要一起进步板片冷热两边的外表传热系数，减小尘垢层热阻，选用热导率高的板片，减小板片的厚度，才干有用进步换热器的传热系数。
a．进步板片的外表传热系数
因为板式换热器的波纹能使流体在较小的流速下发生湍流(雷诺数一150时 )，因而能取得较高的外表传热系数，外表传热系数与板片波纹的几许结构以及介质的活动状况有关。板片的波形包括人字形、平直形、球形等。经过多年的研究和试验发现，波纹断面形状为三角形(正弦形外表传热系数最大，压力降较小，受压时应力散布均匀，但加工困难的人字形板片具有较高的外表传热系数，且波纹的夹角越大，板间流道内介质流速越高，外表传热系数越大。
b．减小尘垢层热阻
减小换热器的尘垢层热阻的关键是避免板片结垢。板片结垢厚度为1 mm时，传热系数下降约10%。因而，有必要留意监测换热器冷热两边的水质，避免板片结垢，并避免水中杂物附着在板片上。有些供热单位为避免盗水及钢件腐蚀，在供热介质中添加药剂，因而有必要留意水质和黏性药剂引起杂物沾污换热器板片。假如水中有黏性杂物，应选用专用过滤器进行处理。选用药剂时，宜挑选无黏性的药剂。
c．选用热导率高的板片
板片原料可挑选奥氏体不锈钢、钛合金、铜合金等。不锈钢的导热功能好，热导率约14．4 w/(m·k) ，强度高，冲压功能好，不易被氧化，价格比钛合金和铜合金低，供热工程中运用最多，但其耐氯离子腐蚀的才能差。
d．减小板片厚度
板片的规划厚度与其耐腐蚀功能无关，与换热器的承压才能有关。板片加厚，能进步换热器的承压才能。选用人字形板片组合时，相邻板片彼此倒置，波纹彼此触摸，构成了密度大、散布均匀的支点，板片角孑l及边际密封结构已逐步完善，使换热器具有很好的承压才能。国产可拆式板式换热器最大承压才能已到达了2.5 mpa。板片厚度对传热系数影响很大，厚度减小0.1mm，对称型板式换热器的总传热系数约添加600w/(m ·k)，非对称型约添加500 w/(m ·k)¨ 。在满意换热器承压才能的前提下，应尽量选用较小的板片厚度。
② 进步对数均匀温差
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，逆流时对数均匀温差最大，顺流时最小，混合流型介于二者之问。进步换热器对数均匀温差的办法为尽可能选用逆流或接近逆流的混合流型，尽可能进步热侧流体的温度，下降冷侧流体的温度。
③ 进出口管位置的断定
关于单流程安置的板式换热器，为检修便利，流体进出口管应尽可能安置在换热器固定端板一侧。介质的温差越大，流体的天然对流越强，构成的停留带的影响越显着，因而介质进出口位置应按热流体进步下出，冷流体下进上出安置，以减小停留带的影响，进步传热功率。
2．2 下降换热器阻力的办法
进步板问流道内介质的均匀流速，可进步传热系数，减小换热器面积。但进步流速，将加大换热器的阻力，进步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，经过进步流速取得稍高的传热系数不经济。当冷热介质流量比较大时，可选用以下办法下降换热器的阻力，并确保有较高的传热系数。
① 选用热混合板
热混合板的板片双面波纹几许结构相同，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。热混合板硬板的外表传热系数高，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，满意不同工况的需求。
冷热介质流量比较大时，选用热混合板比选用对称型单流程的换热器可削减板片面积。热混合板冷热两边的角孔直径一般持平，冷热介质流量比过大时，冷介质一侧的角孑l压力丢失很大。别的，热混合板规划技能难以实现精确匹配，往往导致节约板片面积有限。因而，冷热介质流量比过大时不宜选用热混合板。
② 选用非对称型板式换热器
对称型板式换热器由板片双面波纹几许结构相同的板片组成，构成冷热流道流转截面积持平的板式换热器。非对称型(不等截面积型)板式换热器依据冷热流体的传热特性和压力降要求，改动板片双面波形几许结构，构成冷热流道流转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细小，且压力降大幅减小。冷热介质流量比较大时，选用非对称型单流程比选用对称型单流程的换热器可削减板片面积15% 一3o% 。
③ 选用多流程组合
当冷热介质流量较大时，能够选用多流程组合安置，小流量一侧选用较多的流程，以进步流速，取得较高的传热系数。大流量一侧选用较少的流程，以下降换热器阻力。多流程组合呈现混合流型，均匀传热温差稍低。选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，检修时作业量大。
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，削减进入换热器流量，下降阻力。为便于调理，在旁通管上应装置调理阀。该办法应选用逆流安置，使冷介质出换热器的温度较高，确保换热器出口合流后的冷介质温度能到达规划要求。设换热器旁通管可确保换热器有较高的传热系数，下降换热器阻力，但调理略繁。
⑤ 板式换热器方法的挑选
换热器板间流道内介质均匀流速以0．3～0．6m／s为宜，阻力以不大于100 kpa为宜。依据不同冷热介质流量比，可参照表1选用不同方法的板式换热器，表中非对称型板式换热器流道截面积比为2。选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，但应经具体的热力核算。
2．3 橡胶密封垫原料及装置办法
① 原料的挑选
水一水换热器中，冷热介质对橡胶密封垫均无腐蚀性。选用橡胶密封垫原料的关键是耐温文密封功能，橡胶密封垫原料可按文献选用。
② 装置办法的挑选
橡胶密封垫常用装置办法为粘接式、卡扣式。粘接式是在换热器拼装时，将橡胶密封垫用胶水粘接在板片密封槽内。卡扣式是在换热器拼装时，利用橡胶密封垫和板片边际的卡扣结构，将橡胶密封垫固定在板片密封槽内。因为卡扣式装置作业量很小，换热器拆开时橡胶密封垫损坏率低，并且不存在胶水中可能含有的氯离子造成对板片的腐蚀，因而运用较多。
2．4 合理选用板片原料
不锈钢板片可能发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，板片原料可依据介质中的氯离子质量浓度合理选用。
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