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      板式換熱器

      • 產品簡介: 詳細描述
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        板式換熱器


        板式換熱器是由一系列具有一定波紋形狀的金屬片疊裝而成的一種新型高效換熱器。各種板片之間形成薄矩形通道,通過板片進行熱量交換。板式換熱器是液—液、液—汽進行熱交換的理想設備。它具有換熱效率高、熱損失小、結構緊湊輕巧、占地面積小、安裝清洗方便、應用廣泛、使用壽命長等特點。在相同壓力損失情況下,其傳熱系數比列管式換熱器高3-5倍,占地面積為管式換熱器的三分之一,熱回收率可高達90%以上。


        1簡介

        板式換熱器(Plate Type Heat Exchanger),本成套設備由板式換熱器、平衡槽、離心式衛生泵、熱水裝置(包括蒸汽管路、熱水噴入器)、支架以及儀表箱等組成。用于牛奶或其它熱敏感性液體之殺菌冷卻。欲處理的物料先進入平衡槽,經離心式衛生泵送入換熱器、經過預熱、殺菌、保溫、冷卻各段,凡未達到殺菌溫度的物料,由儀表控制氣動回流閥換向、再回到平衡槽重新處理。物料殺菌溫度由儀表控制箱進行自動控制和連續記錄,以便對殺菌過程進行監視和檢查。此設備適用于對牛奶預殺菌、巴式殺菌。板式換熱器的型式主要有框架式(可拆卸式)和釬焊式兩大類,板片形式主要有人字形波紋板、水平平直波紋板和瘤形板片三種。


        2基本結構


        板式換熱器結構

        ⒈板式換熱器板片和板式換熱器密封墊片

        ⒉固定壓緊板

        ⒊活動壓緊板

        ⒋夾緊螺栓

        ⒌上導桿

        ⒍下導桿

        ⒎后立柱


        3特點

        (板式換熱器與管殼式換熱器的比較)

        a.傳熱系數高由于不同的波紋板相互倒置,構成復雜的流道,使流體在波紋板間流道內呈旋轉三維流動,能在較低的雷諾數(一般Re=50~200)下產生紊流,所以傳熱系數高,一般認為是管殼式的3~5倍。

        b.對數平均溫差大,末端溫差小 在管殼式換熱器中,兩種流體分別在管程和殼程內流動,總體上是錯流流動,對數平均溫差修正系數小,而板式換熱器多是并流或逆流流動方式,其修正系數也通常在0.95左右,此外,冷、熱流體在板式換熱器內的流動平行于換熱面、無旁流,因此使得板式換熱器的末端溫差小,對水換熱可低于1℃,而管殼式換熱器一般為5℃fff.

        板式換熱器

        c.占地面積小 板式換熱器結構緊湊,單位體積內的換熱面積為管殼式的2~5倍,也不像管殼式那樣要預留抽出管束的檢修場所,因此實現同樣的換熱量,板式換熱器占地面積約為管殼式換熱器的1/5~1/8。

        c.容易改變換熱面積或流程組合,只要增加或減少幾張板,即可達到增加或減少換熱面積的目的;改變板片排列或更換幾張板片,即可達到所要求的流程組合,適應新的換熱工況,而管殼式換熱器的傳熱面積幾乎不可能增加。

        d.重量輕 板式換熱器的板片厚度僅為0.4~0.8mm,而管殼式換熱器的換熱管的厚度為2.0~2.5mm,管殼式的殼體比板式換熱器的框架重得多,板式換熱器一般只有管殼式重量的1/5左右。

        e. 價格低 采用相同材料,在相同換熱面積下,板式換熱器價格比管殼式約低40%~60%。

        f. 制作方便 板式換熱器的傳熱板是采用沖壓加工,標準化程度高,并可大批生產,管殼式換熱器一般采用手工制作。

        g. 容易清洗 框架式板式換熱器只要松動壓緊螺栓,即可松開板束,卸下板片進行機械清洗,這對需要經常清洗設備的換熱過程十分方便。

        板式換熱器

        i. 熱損失小 板式換熱器只有傳熱板的外殼板暴露在大氣中,因此散熱損失可以忽略不計,也不需要保溫措施。而管殼式換熱器熱損失大,需要隔熱層。

        h. 容量較小 是管殼式換熱器的10%~20%。

        i. 單位長度的壓力損失大 由于傳熱面之間的間隙較小,傳熱面上有凹凸,因此比傳統的光滑管的壓力損失大。

        j. 不易結垢 由于內部充分湍動,所以不易結垢,其結垢系數僅為管殼式換熱器的1/3~1/10.

        k. 工作壓力不宜過大,介質溫度不宜過高,有可能泄露 板式換熱器采用密封墊密封,工作壓力一般不宜超過2.5MPa,介質溫度應在低于250℃以下,否則有可能泄露。

        l. 易堵塞 由于板片間通道很窄,一般只有2~5mm,當換熱介質含有較大顆?;蚶w維物質時,容易堵塞板間通道。


        4基本分類

        一般情況下,我們主要根據結構來區分板式換熱器,也就是根據外形來區分,可分為四大類:①可拆卸板式換熱器(又叫帶密封墊片的板式換熱器)、②焊接板式換熱器、③螺旋板式換熱器、④板卷式換熱器(又叫蜂窩式換熱器)。

        其中,焊接板式換熱器又分為:半焊接板式換熱器、全焊接板式換熱器、板殼式換熱器、釬焊板式換熱器。


        經常用到的分類還有以下:

        1>根據單位空間內的換熱面積的多少,板式換熱器屬于緊湊式換熱器,主要是與管殼式換熱器進行比較,傳統的管殼式換熱器占地較大。

        2>根據工藝用途,又有不同的叫法:板式加熱器、板式冷卻器、板式冷凝器、板式預熱器;

        3>根據流程組合,分為單程板式換熱器和多程板式換熱器;

        4>根據兩種介質的流動方向,分為順流(并流)板式換熱器、逆流板式換熱器、交叉流(橫流)板式換熱器,后兩者用的比較多;

        5>按照流道的間隙大小,分為常規間隙板式換熱器和寬間隙板式換熱器;

        6> 按照波紋,板式換熱器有更詳細的分別,不再累述,請參考:板式換熱器板片波紋形式。

        7> 按照是否是成套產品,可分為單機板式換熱器、板式換熱器機組。


        5應用場合

        a. 制冷:用作冷凝器和蒸發器。

        b. 暖通空調:配合鍋爐使用的中間換熱器、高層建筑中間換熱器等。

        板式換熱器

        c. 化學工業:純堿工業,合成氨,酒精發酵,樹脂合成冷卻等。

        d. 冶金工業:鋁酸鹽母液加熱或冷卻,煉鋼工藝冷卻等。

        e. 機械工業:各種淬火液冷卻,減速器潤滑油冷卻等。

        f. 電力工業:高壓變壓器油冷卻,發電機軸承油冷卻等。

        g.造紙工業:漂白工藝熱回收,加熱洗漿液等。

        h.紡織工業:粘膠絲堿水溶液冷卻,沸騰硝化纖維冷卻等。

        i.食品工業:果汁滅菌冷卻,動植物油加熱冷卻等。

        j. 油脂工藝:皂基常壓干燥,加熱或冷卻各種工藝用液。

        k. 集中供熱:熱電廠廢熱區域供暖,加熱洗澡用水。

        l. 其他:石油、醫藥、船舶、海水淡化、地熱利用、太陽能利用。


        6選型計算

        板型選擇

        板片型式或波紋式應根據換熱場合的實際需要而定。對流量大允許壓降小的情況,應選用阻力小的板型,反之選用阻力大的板型。根據流體壓力和溫度的情況,確定選擇可拆卸式,還是釬焊式。確定板型時不宜選擇單板面積太小的板片,以免板片數量過多,板間流速偏小,傳熱系數過低,對較大的換熱器更應注意這個問題。


        流程和流道的選擇

        流程指板式換熱器內一種介質同一流動方向的一組并聯流道,而流道指板式換熱器內,相鄰兩板片組成的介質流動通道。一般情況下,將若干個流道按并聯或串聯的方式連接起來,以形成冷、熱介質通道的不同組合。


        流程組合形式應根據換熱和流體阻力計算,在滿足工藝條件要求下確定。盡量使冷、熱水流道內的對流換熱系數相等或接近,從而得到最佳的傳熱效果。因為在傳熱表面兩側對流換熱系數相等或接近時傳熱系數獲得較大值。雖然板式換熱器各板間流速不等,但在換熱和流體阻力計算時,仍以平均流速進行計算。由于“U”形單流程的接管都固定在壓緊板上,拆裝方便。

        壓降校核

        在板式換熱器的設計選型時,一般對壓降有一定的要求,所以應對其進行校核。如果校核壓降超過允許壓降,需重新進行設計選型計算,直到滿足工藝要求為止。

        計算方法

        關于傳熱系數和壓降的計算,由各個廠家產品的性能曲線計算得到。性能曲線(準則關聯式)一般來自于產品的性能測試。對于缺少性能測試的板型,也可通過參考尺寸法,根據板型的特性幾何尺寸獲得板型的準則關聯式,國際上的一些通用軟件均采用這種方法。

        選型軟件

        關于板式換熱器的選型軟件,一般各自廠家根據自己的板型都有自己的選型軟件。國際上通用的軟件有HTRI,HTFS等。通用的計算軟件公開的很少,國內一些網站如換熱支持網站提供了提供了板式換熱器的在線計算軟件,可供參考使用。


        7結構原理


        板式換熱器結構圖拆解

        可拆卸板式換熱器是由許多沖壓有波紋薄板按一定間隔,四周通過墊片密封,并用框架和壓緊螺旋重疊壓緊而成,板片和墊片的四個角孔形成了流體的分配管和匯集管,同時又合理地將冷熱流體分開,使其分別在每塊板片兩側的流道中流動,通過板片進行熱交換。


        8設計特點

        1、高效節能:其換熱系數在3000~4500kcal/m2·°C·h,比管殼式換熱器的熱效率高3~5倍。

        2、結構緊湊:板式換熱器板片緊密排列,與其他換熱器類型相比,板式換熱器的占地面積和占用空間較少,面積相同換熱量的板式換熱器僅為管殼式換熱器的1/5。

        3、容易清洗拆裝方便:板式換熱器靠夾緊螺栓將夾固板板片夾緊,因此拆裝方便,隨時可以打開清洗,同時由于板面光潔,湍流程度高,不易結垢。

        4、使用壽命長:板式換熱器采用不銹鋼或鈦合金板片壓制,可耐各種腐蝕介質,膠墊可隨意更換,并可方便在、拆裝檢修。

        5、適應性強:板式換熱器板片為獨立元件,可按要求隨意增減流程,形式多樣;可適用于各種不同的、工藝的要求。

        6、不串液,板式換熱器密封槽設置泄液液道,各種介質不會串通,即使出現泄露,介質總是向外排出。

        BR型系列產品,整機裝配有普通式結構(不經常拆洗工況采用)和懸掛式結構(拆洗較頻繁的工況采用)兩種。

        普通式結構由人字形波紋板片、密封墊、壓緊板、上下定位螺栓、壓緊螺栓等主要零件組成。

        懸掛式結構由人字形波紋板片、密封墊、固定壓緊板、中間板、活動壓緊板、支架、上下定位橫梁、壓緊螺栓等主要零件組成。

        板式換熱器

        板式換熱器具有傳熱系數高、壓降小、結構緊湊、質量輕、占用空間小、面積和流程組合方便、零件通用性強、可選擇材料廣以及容易實現規?;a等特點,已被廣泛應用于食品、機械、冶金、石油化工和船舶等領域,并成為城市集中供熱工程中的主導換熱設備。為了保證板式換熱器的正常運行,延長關鍵部件(如板片、膠墊)的使用壽命,了解掌握板式換熱器出現的故障及其產生原因和處理方法顯得尤為重要。

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