蓄热式
蓄热式换热器用于进行蓄热式换热的设备。内装固体填充物,用以储蓄热量。一般用耐火砖等砌成火格子(有时用金属波形带等)。换热分两个阶段进行。第一阶段,热气体通过火格子,将热量传给火格子而储蓄起来。第二阶段,冷气体通过火格子,接受火格子所储蓄的热量而被加热。这两个阶段交替进行。通常用两个蓄热器交替使用,即当热气体进入一器时,冷气体进入另一器。常用于冶金工业,如炼钢平炉的蓄热室。也用于化学工业,如炉中的空气预热器或燃烧室,人造石油厂中的蓄热式裂化炉。热式换热器一般用于对介质混合要求比较低的场合。 [1]
陶瓷
陶瓷换热器是一种新型的列管式高温热能回收装置,主要成份为碳化硅,可以广泛用于冶金、机械、建材、化工等行业,直接回收各种工业窑炉排放的850-1400℃高温烟气余热,以获得高温助燃空气或工艺气体。
陶瓷换热器
研制成的这种装置的换热元件材料系一种新型碳化硅工程陶瓷,它具有耐高温和抗热冲击的优异性能,从 1000 ℃ 风冷至室温,反复50 次以上不出现裂纹;导热系数与不锈钢等同;在氧化性和酸性介质中具有良好的耐蚀性。在结构上成功地解决了热补偿和较好地解决了气体密封问题。该装置传热效率高,节能效果显着,用以预热助燃空气或加热某些过程的工艺气体,可节约一次能源,燃料节约率可达30 %-55%,并可强化工艺过程,显着提高生产能力。陶瓷换热器的生产工艺与窑具的生产工艺基本相同,导热性与抗氧化性能是材料的主要应用性能。它的原理是把陶瓷换热器放置在烟道出口较近,温度较高的地方,不需要掺冷风及高温保护,当窑炉温度1250-1450℃时,烟道出口的温度应是1000-1300℃,陶瓷换热器回收余热可达到450-750℃,将回收到的的热空气送进窑炉与燃气形成混合气进行燃烧,这样直接降低生产成本,增加经济效益。陶瓷换热器在金属换热器的使用局限下得到了很好的发展,因为它较好地解决了耐腐蚀,耐高温等课题。它的主要优点是:导热性能好,高温强度高,抗氧化、抗热震性能好。寿命长,维修量小,性能可靠稳定,操作简便。
热网加热器
热网加热器是热网系统的关键设备,是热电厂的主要辅助设备之一,其主要功能是利用汽轮机的抽汽或从锅炉引来的蒸汽(加热介质)来加热热水供应系统中的循环水以满足供热用户要求。
中文名 热网加热器 外文名 Heat grid heater 功 能 加热循环水以满足供热用户要求 本 质 热网系统的关键设备 性 质 科学
目录
1 热网加热器分类
2 壳管式汽-水换热器
3 板式换热器
4 混合淋水式汽-水换热器
5 喷射式汽-水换热器
热网加热器分类
按加热介质分:热网换热器可分为汽-水换热器,水-水换热器两种。
按换热方式分:热网换热器可分为表面式和混合式两种类型。
按结构形式分:固定管板式、U形管式和浮头式三种基本形式。
按安装形式分:卧式和立式两种。
按换热管的类型分:有光管、波节管和螺纹管等。
壳管式汽-水换热器
(1)固定管板式汽一水换热器。如图1(a)(1-外壳;2-管束;3-固定管栅板;4-前水室;5-后水室;6-膨胀节;7-浮头;8-挡板;9-蒸汽入口;10-凝水出口;11-汽侧排汽管;12-被加热水出口;13-被加热水入口;14-水侧排汽管)所示。壳管式汽一水换热器主要包括以下几个部分:带有蒸汽出口连接短管的圆形外壳,由小直径管子组成的管束,固定管束的管栅板,带有被加热水进出口连接短管的前水室及后水室。蒸汽在管束外表面流过,被加热水在管束的小管内流过,通过管束的壁面进行热交换。管束通常采用铜管、黄铜管,导热性能好,耐腐蚀,但造价高。一般超过140℃的高温热水加热器好采用钢管。为了强化传热,通常在前水室、后水室中间加隔板,使水由单流程变成多流程,流程通常取偶数,这样进出水口在同一侧,便于管道布置。
固定管板式汽-水换热器结构简单,造价低。但蒸汽和被加热水之间温差较大时,由于管壳、管子膨胀性不同,热应力大,会引起管子弯曲或造成管束与管板、管板与管壳之间开裂,导致管束泄漏;此外,管间污垢较难清理,可能发生堵塞。这种型式的汽水换热器只适用于温差较小、压力较低、结垢不严重的场合。
为解决外壳和管束热膨胀不一致的缺点,常需在壳体中部加波形膨胀节,以达到热补偿的目的,图1(b)所示为带膨胀节的壳管式汽-水换热器。
此外,换热器的换热管采用波节管或螺纹管。波节管或螺纹管都是高效传热元件,由它制成的换热器,在流体流速不高、流体阻力不大的情况下改变流体的流动状态形成强烈的湍流,大大提高了管内外放热系数;尤其在汽水换热时,冷凝水沿槽沟流下从而降低了换热管外侧水膜的厚度,这同样提高了管内外放热系数。使得换热器的总传热系数大大提高。经测试,汽一水换热时总传热系数可达到:4500~6000W/(m·℃)。总传热系数高,单位体积传热面积大,因此占地面积大大减小。
由于采用波节管或螺纹管,改变了流体的流动状态,使得流体对管壁有较强的冲刷作用;换热管束产生低频颤动,破坏了污垢沉积的条件,阻止水垢形成,具有自动除垢、防垢的功能。因此换热管不易结垢,热网加热器能够保持长期高效率运行。换热管的波节或螺纹类似膨胀节,有热应力的补偿能力,可以在受热膨胀时消除由于管壳和管子程受不同的温度影响而产生的热胀力,从而避免了加热器的热应力破坏,不易泄漏。
(2)图1(c)所示为U形管式汽-水换热器,其结构是将管子弯成U形,再将两端固定在同一管板上。由于每根管子均可自由伸缩,解决了热膨胀问题,且管束可以从壳体中整体抽出进行管间清洗。缺点是管内污垢无法机械清洗,管板上布置的管子数目少,使单位容量和单位质量的传热量少。多用于换热温差较大,管内流体不易结垢的场合。
(3)图1(d)所示为浮头式汽-水换热器。为解决热应力问题,可将固体板的一端不与外壳相连,不相连的一头称为浮头,浮头通常封闭在壳体内,可以自由膨胀。浮头式汽-水换热器除补偿好外,还可以将管束从壳体中整个拔出,便于清洗。 [1]
图1 壳管式汽一水换热器
图1 壳管式汽一水换热器
板式换热器
板式换热器是一种新型的热交换器,它质量轻、体积小,传热效率高,拆卸容易,已得到广泛应用。如图2(1-加热板片;2-固定盖板;3-活动盖板;4-定位螺栓;5-压紧螺栓;6-被加热水进口;7-被加热水出口;8-加热水进口;9-加热水出口)所示,它是由许多传热板片叠加而成,板片之间用密封垫密封,冷、热水在板片之间流动,两端用盖板加螺栓压紧。
图2板式换热器
图2板式换热器
换热板片的结构型式有很多种,板片的形状既要有利于增强传热,又要使板片的钢性好。板式换热器传热系数高,结构紧凑,适应性好,拆洗方便,节省材料。但板片间流通截面窄,水质不好形成水垢或沉积物时容易堵塞,密封垫片耐温性能差时,容易渗漏和影响使用寿命。 [1]
混合淋水式汽-水换热器
混合淋水式汽-水换热器如图3(1-壳体;2-淋水板)所示。蒸汽从换热器上部进入,被加热水也从上部进入,为了增加水和蒸汽的接触面积,在加热器内装了若干级淋水盘,水通过淋水盘上的细孔分散地落下和蒸汽进行热交换,加热器的下部用于蓄水并起膨胀容积的作用。淋水盘式汽一水加热器可以代替热水供暖系统中的膨胀水箱,同时还可以利用壳体内的蒸汽压力对系统起到定压作用。 [1]
图3 淋水式换热器
图3 淋水式换热器
淋水式换热器换热效率高,在同样负荷时换热面积小,设备紧凑。但是,由于汽水直接接触换热,供热蒸汽的凝结水不能回收,增加了供热系统的热损失和工质损失,还会增加集中供热系统热源处水处理设备的容积。 [1]
喷射式汽-水换热器
图4(1-外壳;2-喷嘴;3-泄水栓;4-网盖;5-填料水)为喷射式汽-水换热器。喷射式汽-水换热器可以减少蒸汽直接通入水中产生的振动和噪声。蒸汽通过喷管壁上的倾斜小孔射出,形成许多蒸汽细流,并和水迅速均匀地混合。在混合过程中,蒸汽多余的势能和动能用来引射水做功,从而消耗了产生振动和噪声的那部分能量。蒸汽与水正常混合时,要求蒸汽压力至少应比换热器入口水压高0.1MPa以上。喷射式汽一水换热器体积小,制造简单,安装方便,调节灵敏,换热温差大,运行平稳。但换热量不大,一般只用在热水供应和小型热水供暖系统上。用于供暖系统时,多安装在循环水泵的出水侧。
管壳式换热器
管壳式换热器(shell and tube heat exchanger)又称列管式换热器。是以封闭在壳体中管束的壁面作为传热面的间壁式换热器。这种换热器结构简单、造价低、流通截面较宽、易于清洗水垢;但传热系数低、占地面积大。可用各种结构材料(主要是金属材料)制造,能在高温、高压下使用,是目前应用广的类型。
管壳式换热器有固定管板式汽-水换热器、带膨胀节管壳式汽-水换热器、浮头式汽-水换热器、U形管壳式汽-水换热器、波节型管壳式汽-水换热器、分段式水-水换热器等几种类型。管壳式换热器的主要控制参数为加热面积、热水流量、换热量、热媒参数等。 [2]
中文名 管壳式换热器 外文名 shell and tube heat exchanger 别 名列管式换热器 优 点 耐高温、高压 控制参数 加热面积、热媒参数等 产品标准 《管壳式换热器》GB151-2014
目录
1 结构
2 分类
3 特点
4 换热器选用要点
5 安装要点
6 执行标准
? 产品标准
? 工程标准
7 腐蚀分析
? 影响因素
? 防腐保护
结构
管壳式换热器由壳体、传热管束、管板、折流板(挡板)和管箱等部件组成。壳体多为圆筒形,内部装有管束,管束两端固定在管板上。进行换热的冷热两种流体,一种在管内流动,称为管程流体;另一种在管外流动,称为壳程流体。为提高管外流体的传热分系数,通常在壳体内安装若干挡板。挡板可提高壳程流体速度,迫使流体按规定路程多次横向通过管束,增强流体湍流程度。换热管在管板上可按等边三角形或正方形排列。等边三角形排列较紧凑,管外流体湍动程度高,传热分系数大;正方形排列则管外清洗方便,适用于易结垢的流体。
管壳式换热器的主要控制参数为加热面积、热水流量、换热量、热媒参数等。
FPR浮动盘管容积式换热器
FPR浮动盘管容积式换热器
流体每通过管束一次称为一个管程;每通过壳体一次称为一个壳程。图示为简单的单壳程单管程换热器,简称为1-1型换热器。为提高管内流体速度,可在两端管箱内设置隔板,将全部管子均分成若干组。这样流体每次只通过部分管子,因而在管束中往返多次,这称为多管程。同样,为提高管外流速,也可在壳体内安装纵向挡板,迫使流体多次通过壳体空间,称为多壳程。多管程与多壳程可配合应用。
分类
管壳式换热器由于管内外流体的温度不同,因之换热器的壳体与管束的温度也不同。如果两温度相差很大,换热器内将产生很大热应力,导致管子弯曲、断裂,或从管板上拉脱。因此,当管束与壳体温度差超过50℃时,需采取适当补偿措施,以消除或减少热应力。根据所采用的补偿措施,管壳式换热器可分为以下几种主要类型:
①固定管板式换热器管束两端的管板与壳体联成一体,结构简单,但只适用于冷热流体温度差不大,且壳程不需机械清洗时的换热操作。当温度差稍大而壳程压力又不太高时,可在壳体上安装有弹性的补偿圈,以减小热应力。
②浮头式换热器管束一端的管板可自由浮动,完全消除了热应力;且整个管束可从壳体中抽出,便于机械清洗和检修。浮头式换热器的应用较广,但结构比较复杂,造价较高。
③ U型管式换热器 每根换热管皆弯成U形,两端分别固定在同一管板上下两区,借助于管箱内的隔板分成进出口两室。此种换热器完全消除了热应力,结构比浮头式简单,但管程不易清洗。
④涡流热膜换热器涡流热膜换热器采用新的涡流热膜传热技术,通过改变流体运动状态来增加传热效果,当介质经过涡流管表面时,强力冲刷管子表面,从而提高换热效率。高可达10000W/m2℃。同时这种结构实现了耐腐蚀、耐高温、耐高压、防结垢功能。其它类型的换热器的流体通道为固定方向流形式,在换热管表面形成绕流,对流换热系数降低。
各种分类换热器性能对比:
对比项目
浮动盘管换热器
螺纹管换热器
涡流热膜换热器
适用介质种类
蒸汽、水
蒸汽、水
弱腐蚀性化工原料、蒸汽、水
介质的参数范围
温度:0-150度
压力:0-1.0MPa
温度:0-150度
压力:0-1.6MPa
温度:-40-400度
压力:0-10.0MPa
热效率
热效率=92%
热效率=93%
热效率=96%
防垢性能
自动除垢
人工除垢
具有防垢功能
耐震、噪音
振动较大,噪音大
振动较小,噪音小
振动微弱,噪音小
使用寿命
7年左右
10年左右
20年左右
维修
停机维修,更换管束
停机维修,拔管再胀管
无需维修
特点
1.高效节能,该换热器传热系数为6000-8000W/m2.0C。
2.全不锈钢制作,使用寿命长,可达20年以上。
3.改层流为湍流,提高了换热效率,降低了热阻。
4.换热速度快,耐高温(400℃),耐高压(2.5Mpa)。
5.结构紧凑,占地面积小,重量轻,安装方便,节约土建投资。
6.设计灵活,规格齐全,实用针对性强,节约资金。
7.应用条件广泛,适用较大的压力、温度范围和多种介质热交换。
8.维护费用低,易操作,清垢周期长,清洗方便。
9.采用纳米热膜技术,显着增大传热系数。
10.应用领域广阔,可广泛用于热电、厂矿、石油化工、城市集中供热、食品医药、能源电子、机械轻工等领域。
11.传热管采用外表面轧制翅片的铜管,导热系数高,换热面积大。
12.导流板引导壳程流体在换热器内呈折线形连续流动,导流板间距可根据佳流速进行调节,结构坚固,能满足大流量甚至超大流量、脉动频率高的壳程流体换热。
13.当壳程流体为油液时,适用于粘度低和较清洁的油液换热。
换热器选用要点
1)、根据已知冷、热流体的流量,初、终温度及流体的比热容决定所需的换热面积。初步估计换热面积,一般先假定传热系数,确定换热器构造,再校核传热系数K值。
管壳式换热器
管壳式换热器
2)、选用换热器时应注意压力等级,使用温度,接口的连接条件。在压力降,安装条件允许的前提下,管壳式换热器以选用直径小的加长型,有利于提高换热量。
3)、换热器的压力降不宜过大,一般控制在0.01~0.05MPa之间;
4)、流速大小应考虑流体黏度,黏度大的流速应小于0.5~1.0m/s;一般流体管内的流速宜取0.4~1.0m/s;易结垢的流体宜取0.8~1.2m/s。
5)、高温水进入换热器前宜设过滤器。
6)、热交换站中热交换器的单台处理和配置台数组合结果应满足热交换站的总供热负荷及调节的要求。在满足用户热负荷调节要求的前提下,同一个供热系数中的换热器台数不宜少于2台,不宜多于5台。
安装要点
1)、热交换器应以大工作压力的1.5倍做水压试验,蒸汽部分应不低于蒸汽供汽压力加0.3MPa;热水部分应不低于0.4MPa。在试验压力下,保持10min压力不降。
2)、管壳式换热器前端应留有抽卸管束的空间,即其封头于墙壁或屋顶的距离不得小于换热器的长度,设备运行操作通道净宽不宜小于0.8m。
3)、各类阀门和仪表的安装高度应便于操作和观察。
4)、加热器上部附件(一般指安全阀)的高点至建筑结构低点的垂直净距应满足安装检测的要求,并不得小于0.2m。
执行标准
产品
《管壳式换热器》GB151-2014
《导流型容积式水加热器和半容积式水加热器(U型管束)》CJ/T 163-2002
工程标准
《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》GB50242-2002
腐蚀分析
管壳式换热器的材料一般以碳钢、不锈钢和铜为主,其中碳钢材质的管板在作为冷却器使用时,其管板与列管的焊缝经常出现腐蚀泄漏,泄漏物进入冷却水系统污染环境又造成物料浪费。
管壳式换热器在制作时,管板与列管的焊接一般采用手工电弧焊,焊缝形状存在不同程度的缺陷,如凹陷、气孔、夹渣等,焊缝应力的分布也不均匀。使用时管板部分一般与工业冷却水接触,而工业冷却水中的杂质、盐类、气体、微生物都会构成对管板和焊缝的腐蚀,这就是我们常说的电化学腐蚀。研究表明,工业水无论是淡水还是海水,都会有各种离子和溶解的氧气,其中氯离子和氧的浓度变化,对金属的腐蚀形状起重要作用。另外,金属结构的复杂程度也会影响腐蚀形态。因此,管板与列管焊缝的腐蚀以孔蚀和缝隙腐蚀为主。从外观看,管板表面会有许多腐蚀产物和积沉物,分布着大小不等的凹坑。以海水为介质时,还会产生电偶腐蚀。化学腐蚀就是介质的腐蚀,换热器管板接触各种各样的化学介质,就会受到化学介质的腐蚀。另外,换热器管板还会与换热管之间产生一定的双金属腐蚀。
影响因素
综上所述,影响管壳式换热器腐蚀的主要因素有:
(1)介质成分和浓度:浓度的影响不一,例如在中,一般浓度越大腐蚀越严重。碳钢和不锈钢在浓度为50%左右的酸中腐蚀严重,而当浓度增加到60%以上时,腐蚀反而急剧下降;
(2)杂质:有害杂质包括氯离子、离子、氰离子、氨离子等,这些杂质在某些情况下会引起严重腐蚀
(3)温度:腐蚀是一种化学反应,温度每提升 10℃,腐蚀速度约增加1~3倍,但也有例外;
(4)ph值:一般ph值越小,金属的腐蚀越大;
(5)流速:多数情况下流速越大,腐蚀也越大。
防腐保护
针对冷却塔防腐问题,传统方法以补焊为主,但补焊易使管板内部产生内应力,难以消除,可能造成冷却塔管板焊缝再次渗漏。现西方国家多采用高分子复合材料的方法进行保护。其具有优异的粘着性能及抗温、抗化学腐蚀性能,在封闭的环境里可以安全使用而不会收缩,特别是良好的隔离双金属腐蚀和耐冲刷性能,从根本上杜绝了修复部位的腐蚀渗漏,为冷却塔提供一个长久的保护涂层。
板式换热器
板式换热器是由一系列具有一定波纹形状的金属片叠装而成的一种高效换热器。各种板片之间形成薄矩形通道,通过板片进行热量交换。板式换热器是液—液、液—汽进行热交换的理想设备。它具有换热效率高、热损失小、结构紧凑轻巧、占地面积小、应用广泛、使用寿命长等特点。在相同压力损失情况下,其传热系数比管式换热器高3-5倍,占地面积为管式换热器的三分之一,热回收率可高达90%以上。
板式换热器的型式主要有框架式(可拆卸式)和钎焊式两大类,板片形式主要有人字形波纹板、水平平直波纹板和瘤形板片三种。
中文名 板式换热器 外文名 Plate Type Heat Exchanger 组 成 板式换热器、平衡槽、热水装置等 类 型 框架式(可拆卸式)和钎焊式 标 准 GB16409-1996《板式换热器》 优 点 换热效率高、热损失小
目录
1 结构原理
2 基本组成结构如图所示:
3 特点
4 基本分类
5 选型计算
6 常见故障
7 设计特点
8 应用领域
9 故障处理
? 外漏
? 串液
10 处理方法:
11 主要控制参数
12 产品选用要点
13 施工安装要点
14 执行标准
15 清洗工艺
结构原理
板式换热器结构图拆解
板式换热器结构图拆解
可拆卸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。 [3]
板式换热器的优化设计计算,就是在已知温差比NTUE的条件下,合理地确定其型号、流程和传热面积,使NTUp等于NTUE。 [4]
基本组成结构如图所示:编辑
板式换热器
板式换热器
⒈板式换热器板片和板式换热器密封垫片
⒉固定压紧板
⒊活动压紧板
⒋夹紧螺栓
⒌上导杆
⒍下导杆
⒎后立柱
特点编辑
(板式换热器与管壳式换热器的比较)
a.传热系数高;
由于不同的波纹板相互倒置,构成复杂的流道,使流体在波纹板间流道内呈旋转三维流动,能在较低的雷诺数(一般Re=50~200)下产生紊流,所以传热系数高,一般认为是管壳式的3~5倍。
b.对数平均温差大,末端温差小。
在管壳式换热器中,两种流体分别在管程和壳程内流动,总体上是错流流动,对数平均温差修正系数小,而板式换热器多是并流或逆流流动方式,其修正系数也通常在0.95左右,此外,冷、热流体在板式换热器内的流动平行于换热面、无旁流,因此使得板式换热器的末端温差小,对水换热可低于1℃,而管壳式换热器一般为5℃fff.
板式换热器
板式换热器
c.占地面积小。
板式换热器结构紧凑,单位体积内的换热面积为管壳式的2~5倍,也不像管壳式那样要预留抽出管束的检修场所,因此实现同样的换热量,板式换热器占地面积约为管壳式换热器的1/5~1/8。
d.容易改变换热面积或流程组合;
只要增加或减少几张板,即可达到增加或减少换热面积的目的;改变板片排列或更换几张板片,即可达到所要求的流程组合,适应新的换热工况,而管壳式换热器的传热面积几乎不可能增加。
e.重量轻;
板式换热器的板片厚度仅为0.4~0.8mm,而管壳式换热器的换热管的厚度为2.0~2.5mm,管壳式的壳体比板式换热器的框架重得多,板式换热器一般只有管壳式重量的1/5左右。 [4]
f. 价格低;
采用相同材料,在相同换热面积下,板式换热器价格比管壳式约低40%~60%。
g. 制作方便;
板式换热器的传热板是采用冲压加工,标准化程度高,并可大批生产,管壳式换热器一般采用手工制作。
h. 容易清洗;
框架式板式换热器只要松动压紧螺栓,即可松开板束,卸下板片进行机械清洗,这对需要经常清洗设备的换热过程十分方便。
板式换热器
板式换热器
i. 热损失小;
板式换热器只有传热板的外壳板暴露在大气中,因此散热损失可以忽略不计,也不需要保温措施。而管壳式换热器热损失大,需要隔热层。
j. 容量较小;
约为管壳式换热器的10%~20%。
k. 单位长度的压力损失大;
由于传热面之间的间隙较小,传热面上有凹凸,因此比传统的光滑管的压力损失大。
l. 不易结垢;
由于内部充分湍动,所以不易结垢,其结垢系数仅为管壳式换热器的1/3~1/10.
m. 工作压力不宜过大,可能发生泄露;
板式换热器采用密封垫密封,工作压力一般不宜超过2.5MPa,介质温度应在低于250℃以下,否则有可能泄露。
n. 易堵塞;
由于板片间通道很窄,一般只有2~5mm,当换热介质含有较大颗粒或纤维物质时,容易堵塞板间通道。
基本分类编辑
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。
经常用到的分类还有以下:
1 根据单位空间内的换热面积的多少,板式换热器属于紧凑式换热器,主要是与管壳式换热器进行比较,传统的管壳式换热器占地较大。
2 根据工艺用途,又有不同的叫法:板式加热器、板式冷却器、板式冷凝器、板式预热器;
3根据流程组合,分为单程板式换热器和多程板式换热器;
4 根据两种介质的流动方向,分为顺流(并流)板式换热器、逆流板式换热器、交叉流(横流)板式换热器,后两者用的比较多;
5 按照流道的间隙大小,分为常规间隙板式换热器和宽间隙板式换热器;
6 按照波纹,板式换热器有更详细的分别,不再累述,请参考:板式换热器板片波纹形式。
7 按照是否是成套产品,可分为单机板式换热器、板式换热器机组。
选型计算
板型选择
板片型式或波纹式应根据换热场合的实际需要而定。对流量大允许压降小的情况,应选用阻力小的板型,反之选用阻力大的板型。根据流体压力和温度的情况,确定选择可拆卸式,还是钎焊式。确定板型时不宜选择单板面积太小的板片,以免板片数量过多,板间流速偏小,传热系数过低,对较大的换热器更应注意这个问题。
流程和流道的选择
流程指板式换热器内一种介质同一流动方向的一组并联流道,而流道指板式换热器内,相邻两板片组成的介质流动通道。一般情况下,将若干个流道按并联或串联的方式连接起来,以形成冷、热介质通道的不同组合。
流程组合形式应根据换热和流体阻力计算,在满足工艺条件要求下确定。尽量使冷、热水流道内的对流换热系数相等或接近,从而得到佳的传热效果。因为在传热表面两侧对流换热系数相等或接近时传热系数获得较大值。虽然板式换热器各板间流速不等,但在换热和流体阻力计算时,仍以平均流速进行计算。由于“U”形单流程的接管都固定在压紧板上,拆装方便。
压降校核
在板式换热器的设计选型时,一般对压降有一定的要求,所以应对其进行校核。如果校核压降超过允许压降,需重新进行设计选型计算,直到满足工艺要求为止。
计算方法
关于传热系数和压降的计算,由各个厂家产品的性能曲线计算得到。性能曲线(准则关联式)一般来自于产品的性能测试。对于缺少性能测试的板型,也可通过参考尺寸法,根据板型的特性几何尺寸获得板型的准则关联式,国际上的一些通用软件均采用这种方法。
选型软件
关于板式换热器的选型软件,一般各自厂家根据自己的板型都有自己的选型软件。国际上通用的软件有HTRI,HTFS等。通用的计算软件公开的很少,国内一些如换热支持提供了提供了板式换热器的在线计算软件,可供参考使用。
常见故障
外漏
主要表现为渗漏(量不大,水滴不连续)和泄漏(量较大,水滴连续)。外漏出现的主要部位为板片与板片之间的密封处、板片二道密封泄漏槽部位以及端部板片与压紧板内侧。
串液
主要特征为压力较高一侧的介质串入压力较低一侧的介质中,系统中会出现压力和温度的异常。如果介质具有腐蚀性,还可能导致板式换热器密封垫片的腐蚀。串液通常发生在导流区域或者二道密封区域处。
压降大
介质进、出口压降超过设计要求,甚至高出设计值许多倍,严重影响系统对流量和温度的要求。在供暖系统中,若热侧压降过大,则一次侧流量将严重不足,即热源不够,导致二次侧出温度不能满足要求。
供热温度不能满足要求
主要特征是出口温度偏低,达不到设计要求。
设计特点
1、高效节能:其换热系数在3000~4500kcal/m2·°C·h,比管壳式换热器的热效率高3~5倍。
2、结构紧凑:板式换热器板片紧密排列,与其他换热器类型相比,板式换热器的占地面积和占用空间较少,面积相同换热量的板式换热器仅为管壳式换热器的1/5。
3、容易清洗拆装方便:板式换热器靠夹紧螺栓将夹固板板片夹紧,因此拆装方便,随时可以打开清洗,同时由于板面光洁,湍流程度高,不易结垢。
4、使用寿命长:板式换热器采用不锈钢或钛合金板片压制,可耐各种腐蚀介质,胶垫可随意更换,并可方便在、拆装检修。
5、适应性强:板式换热器板片为独立元件,可按要求随意增减流程,形式多样;可适用于各种不同的、工艺的要求。
6、不串液,板式换热器密封槽设置泄液液道,各种介质不会串通,即使出现泄露,介质总是向外排出。
应用领域
板式换热器已广泛应用于冶金、矿山、石油、化工、电力、医药、食品、化纤、造纸、轻纺、船舶、供热等部门,可用于加热、冷却、蒸发、冷凝、杀菌消毒、余热回收等各种情况。
太阳能利用:参与太阳能集热板中传热介质乙二醇等防冻液热量交换过程,以达到利用太阳能目的。
化学工业:制造氧化钛、酒精发酵、合成氨、树脂合成、制造橡胶、冷却、冷却甲醛水、碱炭工业、电解制碱。
钢铁工业:冷却淬,冷却电镀用液、冷却减速器润滑油、冷却轧制机、拉丝机冷却液。
冶金行业:铝酸盐母液的加热和冷却,冷却,炼铝轧机润滑油冷却。
机械制造业:各种淬火液冷却,冷却压力机、工业母机润滑油,加热发动机用油。
食品工业
制盐,乳品,酱油,醋的杀菌、冷却,动植物油加热、冷却,啤酒生产中啤酒、麦芽汁的加热冷却,制糖,明胶浓缩,杀菌、冷却,制造谷氨酸。
纺织工业:各种废液热回收,沸腾磷化纤维的冷却,冷却粘胶液,和酸醋酐的冷却,冷却碱水溶液,粘胶丝的加热和冷却。
造纸工业:冷却黑水,漂白用盐、碱液的加热、冷却,玻璃纸废液的热回收,加热蒸煮酸,冷却水溶液,回收漂白张纸的废液,排气的凝缩,预热浓缩纸浆似的废液。
集中供暖
热电厂废热区域供暖,加热生活用水,锅炉区域供暖。
油脂工业:加热、冷却合成洗涤剂,加热鲸油,冷却植物油,冷却,冷却甘油、乳化油。
电力工业:发电机轴泵冷却,变压器油冷却。
船 舶:机,冷却器,卸套水冷却器,活塞冷却器,润滑油冷却器,预热器,海水淡化系统(包括多级及单级)。
海水养殖育苗:
配套锅炉给育苗海水升温已节约煤炭的使用,从而节能环保提高效率。
其他:医药、石油、建陶、玻璃、水泥、地热利用等。
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