板式换热器选型与设计计算要注意的问题

2021-07-26 01:08:00

板式换热器结构原理： 

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。板式换热器理论研究、产品制造都在不断发展，市场上新型换热器层出不穷，其应用也日渐广泛。

板式换热器选型时应注意哪些？
 
1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。
 
 2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费那个是连接起来，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，从而得到最佳的传热效果。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。
 
3压降校核
 
在板式换热器的设计选型使，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。远望BR型板式换热器，具有换热效率高，物料流阻损失小，结构紧凑，温度控制灵敏、操作弹性大，装拆方便，使用寿命长等特点，是目前国内最先进的高效节能换热设备。
 
板式换热器设计计算中应注意的一些问题：
 
板式换热器传热计算基本公式为：Q=KFΔtm，式中：Q为换热量(W)，Q=G(i1一i2)，G为质量流量(kg/s)，i1、i2为流体进、出口的焓值。
(2)K为传热系数(W／m2℃)，K=(1/ac 1/ah Rp Rh Rco1 Rco2)-1
其中ab.ah为热、冷流体侧换热系数(W/m2·℃)，当给定流速w时，可根据厂家提供的准则关系式得出；Rp为板片热阻(m2.℃/W)；Rh、Rc为热、冷流体侧污垢热阻(m2.℃/w)；
Rco1、Rco2为涂层热阻(m2.℃/W)。
(3)F为有效传热面积(m2)，如样本未特殊注明，均指成型板减去导流、密封等部分的面积，不是设想的展平面积。K和a均以此面积为基准。
(4)△tm为有效传热面积温差(℃)，△tm=Ψ△tN，因为温差修正系数，它随玲、热流体相对流动方向的不同而异。△tN为对数平均温差。
 
在利用上式进行设计和校核计算时，应注意以下几个主要参数的取值问题：
①△tm值
由于国内外厂家在板形设计上有差异，一次成型工艺水乎有区别，导致分流均匀程度不同，故换热效率有高低之分。据有关资料介绍，国外板式换热器的最小对数平均温差标准规定为1℃，而我国为3℃，但许多厂家已突破这一点，据说可以达1.5℃，即△tm=2℃。这样可以减少换热面积，节省换热设备投资，但相应地要提高空调系统末端设备的型号，又增加了投资。因此，温差的选取，应进行综合技术经济分析．但对冷冻水系统而言，应控制在1.5～2℃范围内。
②水流速W
据有关资料介绍，换热面积的多少与速度的06～0．9次幂成正比．而功率消耗则与速度的3次幂成正比。可见，低速可以节能，减少运行费用。但过分低的流速将导致传热系
数的大幅度下降，换热面积的增加，初投资加大。因此，从理论上讲，板式换热器应存在一个最佳流速问题，即在此流速下其初投资和运行费用最小。经实践证明，一般水流速控制
在0.2～0.6m／s为宜。对于高温水的集中供热系统，一般外网留给换热站的允许压降为30—50kPa．所在板式换热器的计算中，一次侧热媒侧流速应控制在0.2～0.4m／s的范围内。
③污垢热阻R
板式换热器的污垢热阻，比普通的壳管式换热器的污垢热阻小，这主要是由于传热板的凹凸不平，流体在流道中易形成紊流，流体中的固体颗粒难以沉积；在结构上，壳管式换热器在壳体与折流板连接处流体有停留空间，板式换热器没有这样的停留空间；板式换热器表面光滑，有时好似镜面：由于板面薄、耐腐蚀强，不易产生沉积，板式换热器没有死区，滞留量小，可以报方便地进行拆卸清洗或化学清洗。板式换热器的污垢热阻无论在什么情况下，均不会超过0.00014m.℃／W。
④壁温计算
在计算换热系数时，为了确定液体的粘度或温差，必须知道板片的壁面温度。一般壁面温度可采用试算法确定，具体步骤如下：
(1)根据玲、热流体的温度，假定一侧壁温；
(2)由准则关系式求该侧换热系数
(3)由公式q。=a1(t1—tw1)计算该侧单位面积上的换热量ql；
(4)根据板片的热阻Rp用公式：tw2=tw1-q1Rp计算另一侧壁温tw2；
(5)由准则关系式求出另一侧换热系数a2；
(6)由公式q2=a2（tw2-t2）计算另一单位面积换热量q2，如果假定的壁温正确，则应有q1=q2；若q1≠q2，则应重新假定壁温再进行计算，直至q1与q2基本相当为止。
为了准确快速．可用计算机计算；也可用图解法计算，即假定多个壁温，把计算出的q1与q2画成图，其中q1与q2相交点即为壁温。