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板式换热器机组原理、结构、优势、应用

作者:板式换热器机组 日期:2019-01-22   点击量:

  一:板式换热器工作原理


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  板式换热器是由许多冲压有波纹薄板按一定间隔,四周通过垫片密封,并用框架和压紧螺旋重叠压紧而成,板片和垫片的四个角孔形成了流体的分配管和汇集管,同时又合理地将冷热流体分开,使其分别在每块板片两侧的流道中流动,通过板片进行热交换。


  制冷技术帖:板式换热器原理、结构、优势、应用


  板式换热器是用薄金属板压制成具有一定波纹形状的换热板片,然后叠装,用夹板、螺栓紧固而成的一种换热器。各种板片之间形成薄矩形通道,通过板片进行热量交换。工作流体通过传热板片上的通孔在板片表面进行流动,在板片波纹的作用下形成激烈的湍流,犹如用筷子搅动杯中的热水,加大了换热的面积。冷热介质分别在传热板片的两侧流动,湍流形成的大量换热面与板片接触,通过板片来进行充分的热传递,达到最终的换热效果。


  二:板式换热器结构


  板式换热器是由一组波纹形的平行金属板构成的,在板片的4个拐角处都有通道孔,板被夹紧在一个侧面附有连接管的固定板和活动压紧板的框架中,并用夹紧螺栓加以夹紧。这些连接管同板上的通道孔对中,并与热交换的两种液体的外部管路相连,传热板和活动压紧板悬挂在顶部承载梁的下面并由底部横梁使其对准定位。传热板片、密封垫片、压紧板、导轨以及夹紧螺栓是板式换热器的主要部件组成。


  1)传热板片:主要起换热作用的元件,一般波纹做成人字形,按照流体介质的不同,传热板片的材质也不一样,大多采用不锈钢和钛材制作而成。2)两端压板:两个主要是夹紧压住所有的传热板片,保证流体介质不泄漏。3)密封垫片:主要是在热热板片之间起密封作用。板式换热器的泄漏多是因为密封垫片错位或者老化引起的。4)夹紧螺栓:主要的夹紧封头和换热板片的作用。夹紧螺栓的预扣,一般是通扣螺纹,预紧螺栓时,一定用力矩扳手,使固定板片的力矩均匀。


  三:板式换热器的基本分类


  一般情况下,我们主要根据结构来区分板式换热器,也就是根据外形来区分,可分为四大类:


  ①可拆卸板式换热器(又叫带密封垫片的板式换热器)②焊接板式换热器③螺旋板式换热器④板卷式换热器(又叫蜂窝式换热器)


  其中,焊接板式换热器又分为:半焊接板式换热器、全焊接板式换热器、板壳式换热器、钎焊板式换热器。


  也有人将板式换热器分成螺旋板式换热器、平板式换热器、板翅式换热器三种。


  1、螺旋板换热器


  由两张保持一定间距的平行金属板卷制而成,冷、热流体分别在金属板两侧的螺旋形通道内流动。这种换热器的传热系数高(约比管壳式换热器高1~4倍),平均温度差大(因冷、热流体可作完全的逆流流动),流动阻力小,不易结垢;但维修困难。使用压力不超过2MPa。


  2、平板式换热器


  由一定形状的波纹薄板和密封垫片交互叠合,并用框架夹紧组装而成。冷、热流体分别在波纹板两侧的流道中流过,经板片进行换热。波纹板通常由厚度为0.5~3mm的不锈钢、铝、钛、钼等薄板冲制而成。平板式换热器的优点是传热系数高(约比管壳式换热器高2~4倍),容易拆洗,并可增减板片数以调整传热面积。操作压力通常不超过2MPa,操作温度不超过250℃。


  3、板翅式换热器


  由封闭在带有冷、热流体进出口的集流箱中的换热板束构成。板束由平板和波纹翅片交互叠合,钎焊固定而成。冷、热流体流经平板两侧换热,翅片增加了传热面积,又促进了流体的湍动,并对设备有增强作用。


  四:板式换热器优缺点


  板式换热器的优点:


  1、板式换热器传热系数高


  波纹表面板片主要有三种。突起状板、渡纹板和人字型板,在供热领域人字型采用最多。在低流速即0.15~0.85m/s下就能激发湍流流动状态,而且在板片两侧传热系数很高,由数据表明,板式换热器传热系数是列管式的2~4倍,而此时压降相近。


  2、板式换热器污垢热阻小


  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、板式换热器污垢较轻


  这是因为板间具有较高的端流,致使污混杂物悬浮,这时板作为传热面很光滑,即便污垢沉积挂于板上,因无死角,板材表面不易腐蚀,这时湍流有助于自身洗涤,冲刷附着板上的污垢,起剥离作用。同时板间流动,空间小,使介质滞留量少,所以清洗起来简单方便。


  4、板式体积小,因此向周围环境散失的热量也较少


  据有关文献报导,一般只有列管热损失1/5左右。同时板式占地面积小,仅为列管式换热器的1/5~1/10,加上列管式换热器抽芯管检修、检查等,这个数就更小,重量轻,在带相同的热负荷时.板式重量只是列管式的1/4左右,这样相应地给检查清洗、保养都带来方便条件。


  5、泄露时容易发现


  在板式换热器发生泄漏对,板式换热器内的介质是泄漏在外表面,不是像列管换热器那样,发生于一次永与二次水互串,并在一般状况下不易发觉。


  6、操作方便


  板式换热器的起动和停止运行所需要的时间短,操作方便,受到操作管理人员的欢迎。


  7、组装灵活


  根据不同的负荷,可把一个流通的板片数和程数相结合起来,所以板式组装灵活。如果采用中间连接板或中间隔板,可一个台架上装几个换热器,运行不同的负荷,这样可以减少系统中管线、阀门配件等设备,对降低工程造价,减少占地面积都有益处。


  板式换热器的缺点


  1 :工作压力在 2.5MPa以下


  板式换热器是靠垫片进行密封的,密封的周边很长,而且角孔的两道密封处的支撑情况较差,垫片得不到足够的压紧力,所以目前板式换热器的最高工作压力仅为2.5MPa;单板面积在1㎡以上时,其工作压力往往低于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:板式换热器的应用


  1.制冷:用作冷凝器和蒸发器。


  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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