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      揭秘板式換熱器不為人知的設計原理

      發布時間:2021-09-18 09:03人氣:

        隨著國家對環保和能源的重視,集中供熱系統的廣泛應用和煤改電的推廣,大大減少了燃煤對城市環境的污染,也節約能源。這是一項造福當代人民又造福后代子孫的偉大工程。

        在此其中,換熱器是供暖系統中非常為重要的部件,然在換熱器的發展中,板式換熱器占有非常重要的地位。板式換熱器主要包含兩種:可拆板式換熱器,不可拆板式換熱器(即釬焊式板式換熱器),板式換熱器以其高傳熱系數、結構緊湊、體積小等優點,在船舶、汽車、化工、機械等領域廣泛應用,下面我們主要探討板式換熱器的應用和優化設計。

        1、板式換熱器的優點

        板式換熱器具有傳熱系數高、體積小、結構緊湊,易維護等優點。在同等換熱量的條件下,所占空間僅為管殼式換熱器的1/2~1/3,并且不需要像管殼式換熱器那樣預留出很大的空間用來拉出管束檢修。在多聯機和熱風機等對空間要求比較高的系統,板式換熱器相比其他換熱器有其獨特的優勢。板式換熱器較之管殼式換熱器還有如下優點:

        (1)溫差小

        板式換熱器內部流動有強烈的湍流,傳熱系數非常高,在換熱器中進行流動換熱后,可使熱交換器的一、二次流的溫度差很小,有時溫差能夠趨近1℃~3℃。

        (2)熱損失小

        由于板式換熱器只有封后板及周邊暴露在大氣中,所以熱損失非常小,一般為1%左右,如果采取適當的保溫措施,熱損更低。在相同換熱面積情況下,板式換熱器的換熱損失僅為管殼式換熱器的1/5。

        (3)重量輕

        在相同換熱面積情況下,重量則不到管殼式的一半。

        2、板式換熱器設計的一般原則

        板片型式的選擇

        板片型式目前主要有H、L、M型,波紋目前主流為人字形波紋,出于流阻和新應用考慮,也有設計其他波紋形式,考慮兩側流體流量非對稱和高效換熱,有細波紋和非對稱高低波紋形式。常規制冷空調應用選擇H板,具有較高的傳熱系數,同時流阻較大;對于能力要求不高,但流阻要求低,選擇L板;對能力和流阻均有一定的要求,可選擇M板。板片型式還應考慮工作壓力,流體類型,流體粘性,流速,實際應用等綜合選擇。

        單板面積的選擇

        板換選型,單板面積過小,則板片數多,也即厚度方向尺寸大,流道多,對于兩相流應考慮分配;反之,單片面積大,片數少,但難以保證板間通道合適的流阻。板片選擇應綜合考慮流阻、通道流速、流體分配及公司實際工藝水平。

        流速的選取

        流體在板間的流速,影響換熱性能和流體壓力降,流速高固然換熱系數高,但流體的壓降也增大;反之情況相反。一般不同的波紋深度有一個合適的流速范圍,流速低于zui低要求值時流體就達不到湍流狀態且會形成較大的死角區,這在板式換熱器作為蒸發器時使用非常危險,有冰凍、冰爆的風險,流速過高則會導致壓降劇增,選擇合理的流速,保持高湍流既能提高換熱效率,還能充分發揮清洗作用,將板式換熱器內部污垢、雜質帶出,避免由此引起點蝕、冰爆風險。具體設計時,可以先確定一個流速,計算其壓降是否在合理的范圍內;也可按給定的壓力降來求出流速的初選值。

        流向的選取

        無相變換熱時,逆流具有高的平均傳熱溫差。在一般換熱器的工程設計中都盡量把流體布置為逆流。

        壓降要求

        在板式換熱器的設計選型時,一般對壓降有一定的要求,所以應對其進行校核。如果校核壓降超過允許壓降,需重新進行設計選型計算,直到滿足要求為止。從技術經濟上考慮,對于水水換熱器的壓降應不大于100KPa為宜,氟氟換熱壓降不大于50KPa為宜。

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