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闆式換熱器機組原理、結構、優勢、應用

作者:闆式換熱器機組 日期:2019-01-22   點擊量:次

  一:闆式換熱器工作原理


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  闆式換熱器是由許多沖壓有波紋薄闆按一定間隔,四周通過墊片密封,并用框架和壓緊螺旋重疊壓緊而成,闆片和墊片的四個角孔形成了流體的分配管和彙集管,同時又合理地将冷熱流體分開,使其分别在每塊闆片兩側的流道中流動,通過闆片進行熱交換。


  制冷技術帖:闆式換熱器原理、結構、優勢、應用


  闆式換熱器是用薄金屬闆壓制成具有一定波紋形狀的換熱闆片,然後疊裝,用夾闆、螺栓緊固而成的一種換熱器。各種闆片之間形成薄矩形通道,通過闆片進行熱量交換。工作流體通過傳熱闆片上的通孔在闆片表面進行流動,在闆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。冷熱介質分别在傳熱闆片的兩側流動,湍流形成的大量換熱面與闆片接觸,通過闆片來進行充分的熱傳遞,達到最終的換熱效果。


  二:闆式換熱器結構


  闆式換熱器是由一組波紋形的平行金屬闆構成的,在闆片的4個拐角處都有通道孔,闆被夾緊在一個側面附有連接管的固定闆和活動壓緊闆的框架中,并用夾緊螺栓加以夾緊。這些連接管同闆上的通道孔對中,并與熱交換的兩種液體的外部管路相連,傳熱闆和活動壓緊闆懸挂在頂部承載梁的下面并由底部橫梁使其對準定位。傳熱闆片、密封墊片、壓緊闆、導軌以及夾緊螺栓是闆式換熱器的主要部件組成。


  1)傳熱闆片: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,傳熱闆片的材質也不一樣,大多采用不鏽鋼和钛材制作而成。2)兩端壓闆:兩個主要是夾緊壓住所有的傳熱闆片,保證流體介質不洩漏。3)密封墊片:主要是在熱熱闆片之間起密封作用。闆式換熱器的洩漏多是因為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闆片的作用。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,使固定闆片的力矩均勻。


  三:闆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闆式換熱器,也就是根據外形來區分,可分為四大類:


  ①可拆卸闆式換熱器(又叫帶密封墊片的闆式換熱器)②焊接闆式換熱器③螺旋闆式換熱器④闆卷式換熱器(又叫蜂窩式換熱器)


  其中,焊接闆式換熱器又分為:半焊接闆式換熱器、全焊接闆式換熱器、闆殼式換熱器、釺焊闆式換熱器。


  也有人将闆式換熱器分成螺旋闆式換熱器、平闆式換熱器、闆翅式換熱器三種。


  1、螺旋闆換熱器


  由兩張保持一定間距的平行金屬闆卷制而成,冷、熱流體分别在金屬闆兩側的螺旋形通道内流動。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、平闆式換熱器


  由一定形狀的波紋薄闆和密封墊片交互疊合,并用框架夾緊組裝而成。冷、熱流體分别在波紋闆兩側的流道中流過,經闆片進行換熱。波紋闆通常由厚度為0.5~3mm的不鏽鋼、鋁、钛、钼等薄闆沖制而成。平闆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,并可增減闆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、闆翅式換熱器


  由封閉在帶有冷、熱流體進出口的集流箱中的換熱闆束構成。闆束由平闆和波紋翅片交互疊合,釺焊固定而成。冷、熱流體流經平闆兩側換熱,翅片增加了傳熱面積,又促進了流體的湍動,并對設備有增強作用。


  四:闆式換熱器優缺點


  闆式換熱器的優點:


  1、闆式換熱器傳熱系數高


  波紋表面闆片主要有三種。突起狀闆、渡紋闆和人字型闆,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态,而且在闆片兩側傳熱系數很高,由數據表明,闆式換熱器傳熱系數是列管式的2~4倍,而此時壓降相近。


  2、闆式換熱器污垢熱阻小


  闆式換熱器的闆材一般采用不鏽鋼闆或钛闆等合金鋼闆,一般闆厚儀為0.8~0.9mm,由于闆壁薄,使闆壁的熱阻減小。當然也跟闆壁發生強烈的湍流有關,緻使換熱器表面污垢熱阻小。據美國闆式換熱器制造協會(TEMA)标準規定t闆式換熱器污垢熱阻,當用同樣一種介質時,可按列管式換熱器内污垢熱阻l/5選取。另具一些文獻介紹,闆式換熱器污垢熱阻一般約為0.00012m·℃· htkcal。當設計時,介質是凝結水或蒸汽時,闆式換熱器污垢熱阻為0.O0001m·℃·h/kcal,而列管式換熱器污垢熱阻則是0.0001,兩者之倒是1:10。


  3、闆式換熱器污垢較輕


  這是因為闆間具有較高的端流,緻使污混雜物懸浮,這時闆作為傳熱面很光滑,即便污垢沉積挂于闆上,因無死角,闆材表面不易腐蝕,這時湍流有助于自身洗滌,沖刷附着闆上的污垢,起剝離作用。同時闆間流動,空間小,使介質滞留量少,所以清洗起來簡單方便。


  4、闆式體積小,因此向周圍環境散失的熱量也較少


  據有關文獻報導,一般隻有列管熱損失1/5左右。同時闆式占地面積小,僅為列管式換熱器的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.闆式重量隻是列管式的1/4左右,這樣相應地給檢查清洗、保養都帶來方便條件。


  5、洩露時容易發現


  在闆式換熱器發生洩漏對,闆式換熱器内的介質是洩漏在外表面,不是像列管換熱器那樣,發生于一次永與二次水互串,并在一般狀況下不易發覺。


  6、操作方便


  闆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,可把一個流通的闆片數和程數相結合起來,所以闆式組裝靈活。如果采用中間連接闆或中間隔闆,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。


  闆式換熱器的缺點


  1 :工作壓力在 2.5MPa以下


  闆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,所以目前闆式換熱器的最高工作壓力僅為2.5MPa;單闆面積在1㎡以上時,其工作壓力往往低于2.5MPa。


  2 :工作溫度在 250 ℃以下


  闆式換熱器的工作溫度決定于密封墊片能承受的溫度。用橡膠類彈性墊片時,最高工作溫度在 200 ℃以下;用壓縮石棉絨墊片(Caf)時,最高工作溫度為250- 260 ℃。


  3 :不适用于易堵塞通道的介質的換熱


  闆式換熱器的闆間通道很窄,一般為 3-5mm,當換熱介質中含有較大的固體顆粒或纖維物質,就容易堵塞闆間通道。對這種換熱場合,應考慮在入口安裝過濾裝置,或采用再生冷卻系統。


  五:闆式換熱器的應用


  1.制冷:用作冷凝器和蒸發器。


  2.暖通空調:配合鍋爐使用的中間換熱器、高層建築中間換熱器等。3.化學工業:純堿工業,合成氨,酒精發酵,樹脂合成冷卻等。4.冶金工業:鋁酸鹽母液加熱或冷卻,煉鋼工藝冷卻等。5. 機械工業:各種淬火液冷卻,減速器潤滑油冷卻等。6.電力工業:高壓變壓器油冷卻,發電機軸承油冷卻等。7.造紙工業:漂白工藝熱回收,加熱洗漿液等。8.紡織工業:粘膠絲堿水溶液冷卻,沸騰硝化纖維冷卻等。9.食品工業:果汁滅菌冷卻,動植物油加熱冷卻等。10.油脂工藝:皂基常壓幹燥,加熱或冷卻各種工藝用液。11.集中供熱:熱電廠廢熱區域供暖,加熱洗澡用水。12.其他:石油、醫藥、船舶、海水淡化、地熱利用、太陽能利用。



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