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板式換熱器機組原理、結構、優勢、應用

作者:板式換熱器機組 日期:2019-01-22點擊量:次

  一:板式換熱器工作原理


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  板式換熱器是由許多沖壓有波紋薄板按一定間隔,四周通過墊片密封,並用框架和壓緊螺旋重疊壓緊而成,板片和墊片的四個角孔形成了流體的分配管和彙集管,同時又合理地將冷熱流體分開,使其分別在每塊板片兩側的流道中流動,通過板片進行熱交換。


  制冷技術帖:板式換熱器原理、結構、優勢、應用


  板式換熱器是用薄金屬板壓制成具有一定波紋形狀的換熱板片,然後疊裝,用夾板、螺栓緊固而成的一種換熱器。各種板片之間形成薄矩形通道,通過板片進行熱量交換。工作流體通過傳熱板片上的通孔在板片表面進行流動,在板片波紋的作用下形成激烈的湍流,猶如用筷子攪動杯中的熱水,加大了換熱的面積。冷熱介質分別在傳熱板片的兩側流動,湍流形成的大量換熱面與板片接觸,通過板片來進行充分的熱傳遞,達到最終的換熱效果。


  二:板式換熱器結構


  板式換熱器是由一組波紋形的平行金屬板構成的,在板片的4個拐角處都有通道孔,板被夾緊在一個側面附有連接管的固定板和活動壓緊板的框架中,並用夾緊螺栓加以夾緊。這些連接管同板上的通道孔對中,並與熱交換的兩種液體的外部管路相連,傳熱板和活動壓緊板懸挂在頂部承載梁的下面並由底部橫梁使其對准定位。傳熱板片、密封墊片、壓緊板、導軌以及夾緊螺栓是板式換熱器的主要部件組成。


  1)傳熱板片:主要起換熱作用的元件,一般波紋做成人字形,按照流體介質的不同,傳熱板片的材質也不一樣,大多采用不鏽鋼和钛材制作而成。2)兩端壓板:兩個主要是夾緊壓住所有的傳熱板片,保證流體介質不泄漏。3)密封墊片:主要是在熱熱板片之間起密封作用。板式換熱器的泄漏多是因爲密封墊片錯位或者老化引起的。4)夾緊螺栓:主要的夾緊封頭和換熱板片的作用。夾緊螺栓的預扣,一般是通扣螺紋,預緊螺栓時,一定用力矩扳手,使固定板片的力矩均勻。


  三:板式換熱器的基本分類


  一般情況下,我們主要根據結構來區分板式換熱器,也就是根據外形來區分,可分爲四大類:


  ①可拆卸板式換熱器(又叫帶密封墊片的板式換熱器)②焊接板式換熱器③螺旋板式換熱器④板卷式換熱器(又叫蜂窩式換熱器)


  其中,焊接板式換熱器又分爲:半焊接板式換熱器、全焊接板式換熱器、板殼式換熱器、釺焊板式換熱器。


  也有人將板式換熱器分成螺旋板式換熱器、平板式換熱器、板翅式換熱器三種。


  1、螺旋板換熱器


  由兩張保持一定間距的平行金屬板卷制而成,冷、熱流體分別在金屬板兩側的螺旋形通道內流動。這種換熱器的傳熱系數高(約比管殼式換熱器高1~4倍),平均溫度差大(因冷、熱流體可作完全的逆流流動),流動阻力小,不易結垢;但維修困難。使用壓力不超過2MPa。


  2、平板式換熱器


  由一定形狀的波紋薄板和密封墊片交互疊合,並用框架夾緊組裝而成。冷、熱流體分別在波紋板兩側的流道中流過,經板片進行換熱。波紋板通常由厚度爲0.5~3mm的不鏽鋼、鋁、钛、钼等薄板沖制而成。平板式換熱器的優點是傳熱系數高(約比管殼式換熱器高2~4倍),容易拆洗,並可增減板片數以調整傳熱面積。操作壓力通常不超過2MPa,操作溫度不超過250℃。


  3、板翅式換熱器


  由封閉在帶有冷、熱流體進出口的集流箱中的換熱板束構成。板束由平板和波紋翅片交互疊合,釺焊固定而成。冷、熱流體流經平板兩側換熱,翅片增加了傳熱面積,又促進了流體的湍動,並對設備有增強作用。


  四:板式換熱器優缺點


  板式換熱器的優點:


  1、板式換熱器傳熱系數高


  波紋表面板片主要有三種。突起狀板、渡紋板和人字型板,在供熱領域人字型采用最多。在低流速即0.15~0.85m/s下就能激發湍流流動狀態,而且在板片兩側傳熱系數很高,由數據表明,板式換熱器傳熱系數是列管式的2~4倍,而此時壓降相近。


  2、板式換熱器汙垢熱阻小


  板式换热器的板材一般采用不锈钢板或钛板等合金钢板,一般板厚仪为0.8~0.9mm,由于板壁薄,使板壁的热阻减小。当然也跟板壁发生强烈的湍流有关,致使换热器表面污垢热阻小。据美国板式换热器制造协会(TEMA)标准规定t板式换热器污垢热阻,当用同样一种介质时,可按列管式换热器内污垢热阻l/5选取。另具一些文献介绍,板式换热器污垢热阻一般约为0.00012m·℃· htkcal。当设计时,介质是凝结水或蒸汽时,板式换热器污垢热阻为0.O0001m·℃·h/kcal,而列管式换热器污垢热阻则是0.0001,两者之倒是1:10。


  3、板式換熱器汙垢較輕


  這是因爲板間具有較高的端流,致使汙混雜物懸浮,這時板作爲傳熱面很光滑,即便汙垢沈積挂于板上,因無死角,板材表面不易腐蝕,這時湍流有助于自身洗滌,沖刷附著板上的汙垢,起剝離作用。同時板間流動,空間小,使介質滯留量少,所以清洗起來簡單方便。


  4、板式體積小,因此向周圍環境散失的熱量也較少


  據有關文獻報導,一般只有列管熱損失1/5左右。同時板式占地面積小,僅爲列管式換熱器的1/5~1/10,加上列管式換熱器抽芯管檢修、檢查等,這個數就更小,重量輕,在帶相同的熱負荷時.板式重量只是列管式的1/4左右,這樣相應地給檢查清洗、保養都帶來方便條件。


  5、泄露時容易發現


  在板式換熱器發生泄漏對,板式換熱器內的介質是泄漏在外表面,不是像列管換熱器那樣,發生于一次永與二次水互串,並在一般狀況下不易發覺。


  6、操作方便


  板式換熱器的起動和停止運行所需要的時間短,操作方便,受到操作管理人員的歡迎。


  7、組裝靈活


  根據不同的負荷,可把一個流通的板片數和程數相結合起來,所以板式組裝靈活。如果采用中間連接板或中間隔板,可一個台架上裝幾個換熱器,運行不同的負荷,這樣可以減少系統中管線、閥門配件等設備,對降低工程造價,減少占地面積都有益處。


  板式換熱器的缺點


  1 :工作压力在 2.5MPa以下


  板式換熱器是靠墊片進行密封的,密封的周邊很長,而且角孔的兩道密封處的支撐情況較差,墊片得不到足夠的壓緊力,所以目前板式換熱器的最高工作壓力僅爲2.5MPa;單板面積在1㎡以上時,其工作壓力往往低于2.5MPa。


  2 :工作温度在 250 ℃以下


  板式换热器的工作温度决定于密封垫片能承受的温度。用橡胶类弹性垫片时,最高工作温度在 200 ℃以下;用压缩石棉绒垫片(Caf)时,最高工作温度为250- 260 ℃。


  3 :不适用于易堵塞通道的介质的换热


  板式换热器的板间通道很窄,一般为 3-5mm,当换热介质中含有较大的固体颗粒或纤维物质,就容易堵塞板间通道。对这种换热场合,应考虑在入口安装过滤装置,或采用再生冷却系统。


  五:板式換熱器的應用


  1.制冷:用作冷凝器和蒸發器。


  2.暖通空调:配合锅炉使用的中间换热器、高层建筑中间换热器等。3.化学工业:纯碱工业,合成氨,酒精发酵,树脂合成冷却等。4.冶金工业:铝酸盐母液加热或冷却,炼钢工艺冷却等。5. 机械工业:各种淬火液冷却,减速器润滑油冷却等。6.电力工业:高压变压器油冷却,发电机轴承油冷却等。7.造纸工业:漂白工艺热回收,加热洗浆液等。8.纺织工业:粘胶丝碱水溶液冷却,沸腾硝化纤维冷却等。9.食品工业:果汁灭菌冷却,动植物油加热冷却等。10.油脂工艺:皂基常压干燥,加热或冷却各种工艺用液。11.集中供热:热电厂废热区域供暖,加热洗澡用水。12.其他:石油、医药、船舶、海水淡化、地热利用、太阳能利用。



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