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闆式換熱器優化設計方法

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闆式換熱器優化設計方法

發布日期:2018-09-19 作者: 點擊:

闆式換熱器優化設計方法

1.提高傳熱效率

闆式換熱器是問壁傳熱式換熱器,冷熱流體通過換熱器闆片傳熱,流體與闆片直接接觸,傳熱方式為熱傳導和對流傳熱。提高闆式換熱器傳熱效率的關鍵是提高傳熱系數和對數平均溫差。

1)提高換熱器傳熱系數隻有同時提高闆片冷熱兩側的表面傳熱系數,減小污垢層熱阻,選用熱導率高的闆片,減小闆片的厚度,才能有效提高換熱器的傳熱系數。

a.提高闆片的表面傳熱系數

由于闆式換熱器的波紋能使流體在較小的流速下産生湍流 (雷諾數一 150時 ),因此能獲得較高的表面傳熱系數,表面傳熱系數與闆片波紋的幾何結構以及介質的流動狀态有關。闆片的波形包括人字形、平直形、球形等。經過多年的研究和實驗發現,波紋斷面形狀為三角形 (正弦形表面傳熱系數最大,壓力降較小,受壓時應力分布均勻,但加工困難?)的人字形闆片具有較高的表面傳熱系數,且波紋的夾角越大,闆間流道内介質流速越高,表面傳熱系數越大。

b.減小污垢層熱阻

減小換熱器的污垢層熱阻的關鍵是防止闆片結垢。闆片結垢厚度為 1 mm時,傳熱系數降低約 10%。因此,必須注意監測換熱器冷熱兩側的水質,防止闆片結垢,并防止水中雜物附着在闆片上。有些供熱單位為防止盜水及鋼件腐蝕,在供熱介質中添加藥劑,因此必須注意水質和黏 *劑引起雜物沾污換熱器闆片。如果水中有黏性雜物,應采用專用過濾器進行處理。選用藥劑時,宜選擇無黏性的藥劑。

c.選用熱導率高的闆片

闆片材質可選擇奧氏體不鏽鋼、钛合金、銅合金等。不鏽鋼的導熱性能好,熱導率約14.4 W/(m•K) ,強度高,沖壓性能好,不易被氧化,價格比钛合金和銅合金低,供熱工程中使用最多,但其耐氯離子腐蝕的能力差。

d.減小闆片厚度

闆片的設計厚度與其耐腐蝕性能無關,與換熱器的承壓能力有關。闆片加厚,能提高換熱器的承壓能力。采用人字形闆片組合時,相鄰闆片互相倒置,波紋相互接觸,形成了密度大、分布均勻的支點,闆片角孑 L及邊緣密封結構已逐步完善,使換熱器具有很好的承壓能力。國産可拆式闆式換熱器最大承壓能力已達到了 2.5 MPa。闆片厚度對傳熱系數影響很大,厚度減小 0.1mm,對稱型闆式換熱器的總傳熱系數約增加 600W/(m •K),非對稱型約增加 500 W/(m •K) 。在滿足換熱器承壓能力的前提下,應盡量選用較小的闆片厚度。

2)提高對數平均溫差

闆式換熱器流型有逆流、順流和混合流型 (既有逆流又有順流 )。在相同工況下,逆流時對數平均溫差最大,順流時最小,混合流型介于二者之問。提高換熱器對數平均溫差的方法為盡可能采用逆流或接近逆流的混合流型,盡可能提高熱側流體的溫度,降低冷側流體的溫度。

3)進出口管位置的确定

對于單流程布置的闆式換熱器,為檢修方便,流體進出口管應盡可能布置在換熱器固定端闆一側。介質的溫差越大,流體的自然對流越強,形成的滞留帶的影響越明顯,因此介質進出口位置應按熱流體上進下出,冷流體下進上出布置,以減小滞留帶的影響,提高傳熱效率。

闆式換熱器


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