《板式换热器的工作特点及应用.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《板式换热器的工作特点及应用.pdf(5页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、 , 叼 ? 弓 口 一 B 东北电力学院学报 第 1 4卷第 3螭 J OURNAL OF NORTHEAS T CHI NA 1 9 9 4 年 9月 I NS TI TUTE OF ELECTRI C P OW ER ENGI NEE RI NG v o1 1 4 Sp e t No 3 1 99 4 O 前言 板式换 热器的工作特点及应用 张 洪彦 - r k 7 7 _2 ( 四 平 北 方 ; 而平1 3 6 0 0 0 ) 板式换热器 由于其 传热 系数高 , 占地 面积 少 , 组装灵 活 , 维修 、 保养 方便等诸优点 , 在 工业生产 中得到 了广泛的应 用 。 本文介绍
2、了各种板式换热器及其工作特点, 并提出了板式换热器应用中要注意的一 些问题。 1 板式换热器简介 板框式换热 器如图 1所 示 。 它 是 由一系列具有凸 波纹表 面的平行板 片组成 。 板 片间用密封胶垫密封 。 板 片 上的波纹是为了增加流体扰动和板片 和板片机械强度。 板片的四个角都有 通道孔 , 被夹 紧在带 有法 兰 和接 管 的 框架上 接管孔 与板 片通道孔相 通 , 用 来分别与流动两种液体的外部管路相 连接。 板片 吊在上 部悬挂横梁上 , 并 用 下定位横梁使其 对 中。 用一个沿 上部 横梁可以滑动的活动压 紧板 将板片 紧 压在固定压紧板上 , 并用水 平螺 栓 和 1
3、 - 螺母; 2 一 支架; 3 一 滚轮架 4 一 螺钉 5 一 睫轮 一 活动板; 7 一 密封垫; B 一 上横梁F 9 一 夹螺桂 1 0 - 板片 1 1 一 股垫 1 2 一 螺母 1 3 一 螺母 1 4 一 周定板部件F 1 一大横粟 螺母紧固 圆1 板框式换热器 板式换热器 问世已有 6 0多年 了 , 全 世界 传热板型 已有 6 O 多 种 单板 传热 面积从 0 0 5 3 5平方米 。 最高使用压力 为 2 5 MP a 。 使用温度一般低于 1 5 0 “C, 最高使用 温度可达 收穑 日期 一 1 9 9 4 - 0 7 一o 6 维普资讯 http:/ 第 3期
4、 张洪彦 : 板 式换热器的工作特点及应 用 1 3 1 2 5 0 “ C 单 台使用面积 可达 3 5 0 0平方米 。 水 一 水换热 系数最高达到 7 0 0 0 W m 。 我国从 6 0年代 中开始生 产板 式换热器 , 生产的型式有 : 横 向平直 波纹 , 阶梯形平直 波 纹 , 曲折形平直波纹 , 人字形渡纹 及鳞 甲状波纹等波纹形 状的板 片。 板 片尺 寸 0 0 0 5 2 0 平方米 。 最高使用压力 2 5 MP a , 最 大装机 面积 已达 5 0 0多平方米 。 现在我们 国内生产 的板式换 热器人 字形 波纹板式居多 。 人字形波纹是典 型 的网状 波 纹。
5、 板片相互倒置 , 形 成许多支承 点 , 沿流体 流动方 向的横截面积 恒定 。 一般波纹板片的深 崖约为 3 S mm, 流速约 为 0 1 O 6 m s 近几年板式换热 器从技术 上 , 结 构上有 了更大 的突破和改进 , 主要有 : i 1不等通道面积板式换热器 ( 见 图 2 ) 这种板式换热可使 流体 流量 在不相 同情 况下操作 , 以使 其通过板问 的流 速相 近或相 等 , 其横截面积 比至少 可达 2 : 1 。 1 2大间隙扳式换热器 ( 见图 3 ) 含纤维和粗大颗粒的流体 , 在普通的板式换热器内很容易堵塞。 高粘度的流体在板间 通流阻力也很大。 通过 加大 换热
6、板 间的 间隙 , 可以使以上 问题得到顺利解 决。 产 品通道 的 间隙可达 1 6 mm, 板的形状 可使换热器 达到高紊流性 和高传热效率 。 图 2 不等通道面积板式抉热嚣 图3 大间晾板式抉热器 1 3双壁板式换 热器 ( 见 图 4 ) 双壁板式换热器适用于 两种 换 热器介质 互混后会 发生 有害反应的情况 , 以双板代替 了一般介干两种介质 问的单板 。 组装 双板 所形成的通 道用密封胶 垫密封 。 双板之上穿孔会 使介质漏到板问 , 从而 从板 间中流 出 , 以使人 们发 现后 及时修理及 更换 , 保 证两种介质无 法互 混 。 1 4双板焊接( 全焊接 )式板式 换热
7、器 ( 见 图 5 ) 石化工业中的许多产品对橡胶材质是具有侵蚀性的, 一般不可能采用橡胶垫片的蕴 式换热 焊接式板 式换热器采用全焊 接或 双板 焊接 的结构 , 泄漏一般不 易发生 。 1 5石墨板式换 热器 ( 见 图 6 ) 石墨板式换 热器是 因某些介 质对 稀有金 属或舍金腐蚀 性太强而 研制 出来的 产品 , 传 热板是 由石墨和氟塑料配 制的原料模压而 成 , 并装 配上 由防腐材料制成的薄平垫片 。 石 墨 板防腐性和传热性能 良好 。 且 热膨胀 小 , 在 高温和高 压下不发生 塑性变形 。 维普资讯 http:/ l 3 2 东北电力学院学报 第 l 4卷 图 4 双壁
8、板式换热器 图5 双板焊接式板式换热器 1 6不粘结 垫片板式换热器 ( 见图 7 ) 此种 板式换热 器的密封 垫片与板片的 连接 , 不用粘结剂粘结 。 加垫片时直接将垫 片塞 到有关结构处a 这使换垫片的操作简化 , 全部操作可就地进行, 不用将板从框架 上 拿下来 , 因此会降低维 修费用并缩短停产时 间 。 图 6石墨扳 式换 热器 2 板式换热器 的选用 圉 7 不粘 结垫片扳捷 热器 2 1 板式换 热器 的选 用原则 ( 1 )选板式换热器首先应完 全满足工艺 过程 的要求 。 例 如 , 某 些化工过程要求工作流 体保持一定的压力 , 因此换热器必须在规定 的压 降内完成 热
9、交 换。 ( 2 )选用板式换热 器必 须适于工作 环境 。 例 如 , 应 能够 在变工 况下 正常运行 并 能 够 经受工作流体的腐蚀 ( 3 )由于板式换热器板与板之间的间隙很窄, 且接触点较多, 当流体中古较太的固体 颗粒时容易堵塞 所 以, 这种板式换热一般应用在固体粒径小于 2 m m的场台。 2 2 换热面积的计算 在选 用板式换热器时 , 需要根 据使 用条 件确定换热面积 。 换热 面积可按下式计算 : 一 O 一 ( 1 ) 其 中: 传热系数 出 一 对数平均 温差 维普资讯 http:/ 第 3期 张洪彦 : 板 式换热器的工作特 点及 应用 1 3 3 2 换热 器的
10、传热 量 一 考虑污垢, 流动类型( 例如 : 顺流、 交叉流) 等影响的修正系数, 取 0 7 0 9 。 对数平 均温差 按 纯逆 流公式 计算 : d ( r : )一 ( :一 ) 一 一 换热量可按换 热器 的使用要求 用下式确定 Q : m C ( r f : )一 m C ( f : 一 ) ( 3 ) 其中 : f , l : 一 热流体进 、 出 口温度 ,t : 一 冷 流体进 、 出口温度 m , 一 冷 流体 流量 和比热 m 一 热 流体 流量 和比热 由于 传热系数与板式换 热器换热 片的形式 、 流量及工作流体性质等多 种因素有 关 , 传 热 系数 般是 较难
11、确定 的。 一般要 由板式换热器制造厂家提供经验数据 。 在缺乏资料情况 下 , 可取下列数据 。 术 术换 热器 , 取 5 0 0 0 w m 左右。 油 水换热器 , 取 4 5 0 6 5 0 w m 。 2 3 板式换热器流程组合及传热单元数( NT U) 板式换热器流程通常有三种组台类型: ( 1 ) 板两侧均为单流程 ( 2 )板两侧流程相等 的多流程 ; ( 3 )板两倒流程不等的多流程。 上述三种流程组合如图 8所示 。 - - i- T, T2 , 碗 , ( 4 )单瀛程 ) 两饲赢程相等的多游程 ( ) 两倜流程不等舶多流程 圈 8 板式换热器流程组台形式 选择流程组合
12、方式的重要参数是传热单元数 ( N T U) , 传热单元数 的定义为 u 一 c 一 m “ 其中t t 表示流 体进出口温差。 传热单元数表征换热器换热能力的大小。 当K、 F增大时, NTU 增 大 , 表示换热器 换热 能力增大 。 但这同时也意味着换热器运行 费用及 初投资增大 。 当N T U增大到一定数值后, 再增大 N T U, 换热器能力增加不多 , 但运行费用和初投资却 维普资讯 http:/ 1 3 4 东北电力学院学报 第 1 4 卷 要增 大很多。因此, N T U不能进的过大, 根据作者的经验 , N T U 最大一般不应超过 8 1 2 , NTU 超过 8 1
13、2时 , 可采用多流程 , 使单程 NTU 不超 过 8 1 2 。 3 板式换热器存在的问题 ( 1 )传热系数 增大 , 可使传热效果增加 , 但通 常增 大 K, 流 动阻力也 增加 , 这 将使运 行 费用增加 , 传热系数 与压 降之 间的优选 问题 尚待解决 。 ( 2 )目前 , 国内各 厂生 产的板式换热器规格 尚不统一 , 要制定 统 一的标准 ( 3 )在各工作压力 下 , 满足强度要 求的板材强度 还不 能 准确 计 算 , 尚要进 一步研究 , 以节省材 料消耗 ( 4 )利用 全镀覆耐蚀金 属的碳钢 板代替 台金钢板 以降低 生产 成本 , 是需 要解决 的问 题 目前已有这 方面 的研究成果 , 但 尚未实 现工业应用 ( 5 )冷凝型板式换热器 尚需开发 。 ( 6 ) 耐温、 耐压并可长期使用的密封垫片尚需进一步开发 ( 7 )开发 适于恶劣 环境 的新型板 式换热器 。 ( 8 开发板 式换热器 的优化设计程序 4 结语 本文介绍了各种板式换热器, 并分析了它们的工作特点 , 提 出了应用板式换热器应注 意 的问题及板式换热 器 目前尚存在的不足 , 可供板式换热器 的工业 应用及发展参考 。 参考文献 1 杨世 铬 传热学 第 2版 北京 : 高等教育 出版社 , l g 8 7 维普资讯 http:/
链接地址:https://www.31doc.com/p-3715455.html