一、板式换热器优化设计方向 多年来，板式换热器技术日益成熟，其传热效率高，体积小，重量轻，污垢系数低，拆卸方便，板片品种多，适合使用的范围广，在供热行业得到了广泛应用。板式换热器按组装方法分为可拆式、焊接式、钎焊式、板壳式等。因为可拆式板式换热器便于拆卸清洗，增减换热器面积灵活，在供热工程中使用较多。可拆式板式换热器受橡胶密封垫耐热温度限制，适适用于水一水传热。本文对提升可拆式板式换热器效能优化设计进行研究。 提升板式换热器效能是一个综合经济效益问题，应经过技术经济比较后确定。提升换热器传热效率和降低换热器阻力应同时考虑，而且应合理选择板片材质和橡胶密封垫材质及安装的步骤，确保设备安全运作，延长设备常规使用的寿命。 二、板式换热器优化设计方法 2．1提升传热效率 板式换热器是问壁传热式换热器，冷热流体经过换热器板片传热，流体和板片非间接接触，传热方法为热传导和对流传热。提升板式换热器传热效率关键是提升传热系数和对数平均温差。 ①提升换热器传热系数只有同时提升板片冷热两侧表面传热系数，减小污垢层热阻，选择热导率高板片，减小板片厚度，才能够有效提升换热器传热系数。 a．提升板片表面传热系数 因为板式换热器波纹能使流体在较小流速下产生湍流(雷诺数一150时)，所以能取得较高表面传热系数，表面传热系数和板片波纹几何结构和介质流动状态相关。板片波形包含人字形、平直形、球形等。经过多年研究和试验发觉，波纹断面形状为三角形(正弦形表面传热系数最大，压力降较小，受压时应力分布均匀，但加工困难？)人字形板片含有较高表面传热系数，且波纹夹角越大，板间流道内介质流速越高，表面传热系数越大。 b．减小污垢层热阻 减小换热器污垢层热阻关键是预防板片结垢。板片结垢厚度为1mm时，传热系数降低约10%。所以，必需注意监测换热器冷热两侧水质，预防板片结垢，并预防水中杂物附着在板片上。有些供热单位为预防盗水及钢件腐蚀，在供热介质中添加药剂，所以必需注意水质和黏*剂引发杂物沾污换热器板片。假如水中有黏性杂物，应采取专用过滤器做处理。选择药剂时，宜选择无黏性药剂。 c．选择热导率高板片 板片材质可选择奥氏体不锈钢、钛合金、铜合金等。不锈钢导热性能好，热导率约14．4W/(m?K)，强度高，冲压性能好，不易被氧化，价格比钛合金和铜合金低，供热工程中使用最多，但其耐氯离子侵蚀的能力差。 d．减小板片厚度 板片设计厚度和其耐腐蚀和抗老化性能无关，和换热器承压能力相关。板片加厚，能提升换热器承压能力。采取人字形板片组合时，相邻板片相互倒置，波纹相互接触，形成了密度大、分布均匀支点，板片角孑L及边缘密封结构已逐步完善，使换热器含有很好承压能力。国产可拆式板式换热器最大承压能力已达成了2.5MPa。板片厚度对传热系数影响很大，厚度减小0.1mm，对称型板式换热器总传热系数约增加600W/(m?K)，非对称型约增加500W/(m?K)。在满足换热器承压能力前提下，应尽可能选择较小板片厚度。 ②提升对数平均温差 板式换热器流型有逆流、顺流和混合流型(现有逆流又有顺流)。在相同工况下，逆流时对数平均温差最大，顺流时最小，混合流型介于二者之问。提升换热器对数平均温差方法为尽可能采取逆流或靠近逆流混合流型，尽可能提升热侧流体温度，降低冷侧流体温度。 ③进出口管位置确实定 对于单步骤部署板式换热器，为检修方便，流体进出口管应尽可能部署在换热器固定端板一侧。介质温差越大，流体自然对流越强，形成滞留带影响越显著，所以介质进出口位置应按热流体上进下出，冷流体下进上出部署，以减小滞留带影响，提升传热效率。 2.2降低换热器阻力方法 提升板问流道内介质平均流速，可提升传热系数，减小换热器面积。但提升流速，将加大换热器阻力，提升循环泵耗电量和设备造价。循环泵功耗和介质流速3次方成正比，经过提升流速取得稍高传热系数不经济。当冷热介质流量比较大时，可采取以下方法降低换热器阻力，并确保有较高传热系数。 ①采取热混合板 热混合板板片两面波纹几何结构相同，板片按人字形波纹夹角分为硬板(H)和软板(L)，夹角(通常为120。左右)大于90。为硬板，夹角(通常为70。左右)小于90。为软板。热混合板硬板表面传热系数高，流体阻力大，软板则相反。硬板和软板进行组合，可组成高(HH)、中(HL)、低(LL)3种特征流道，满足不一样工况需求。 冷热介质流量比较大时，采取热混合板比采取对称型单步骤换热器可降低板片面积。热混合板冷热两侧角孔直径通常相等，冷热介质流量比过大时，冷介质一侧角孑L压力损失很大。另外，热混合板设计技术难以实现正确匹配，往往造成节省板片面积有限。所以，冷热介质流量比过大时不宜采取热混合板。 ②采取非对称型板式换热器 对称型板式换热器由板片两面波纹几何结构相同板片组成，形成冷热流道流通截面积相等板式换热器。非对称型(不等截面积型)板式换热器依据冷热流体传热特征和压力降要求，改变板片两面波形几何结构，形成冷热流道流通截面积不等板式换热器，宽流道一侧角孑L直径较大。非对称型板式换热器传热系数下降微小，且压力降大幅减小。冷热介质流量比较大时，采取非对称型单步骤比采取对称型单步骤换热器可降低板片面积15%一3O%。 ③采取多步骤组合 当冷热介质流量较大时，能够采取多步骤组合部署，小流量一侧采取较多步骤，以提升流速，取得较高传热系数。大流量一侧采取较少步骤，以降低换热器阻力。多步骤组合出现混合流型，平均传热温差稍低。采取多步骤组合板式换热器固定端板和活动端板全部有接管，检修时工作量大。 ④设换热器旁通管 当冷热介质流量比较大时，可在大流量一侧换热器进出口之问设旁通管，降低进入换热器流量，降低阻力。为便于调整，在旁通管上应安装调整阀。该方法应采取逆流部署，使冷介质出换热器温度比较高，确保换热器出口合流后冷介质温度能达成设计的基本要求。设换热器旁通管可确保换热器有较高传热系数，降低换热器阻力，但调整略繁。 ⑤板式换热器形式选择 换热器板间流道内介质平均流速以0．3～0．6m／s为宜，阻力以小于100kPa为宜。依据不一样冷热介质流量比，可参考表1选择不一样形式板式换热器，表中非对称型板式换热器流道截面积比为2。采取对称型或非对称型、单步骤或多步骤板式换热器，均可设置换热器旁通管，但应经具体热力计算。 2.3橡胶密封垫材质及安装的步骤 ①材质选择 水一水换热器中，冷热介质对橡胶密封垫均无腐蚀性。选择橡胶密封垫材质关键是耐温和密封性能，橡胶密封垫材质可按文件选择。 ②安装的步骤选择 橡胶密封垫常见安装的步骤为粘接式、卡扣式。粘接式是在换热器组装时，将橡胶密封垫用胶水粘接在板片密封槽内。卡扣式是在换热器组装时，利用橡胶密封垫和板片边缘卡扣结构，将橡胶密封垫固定在板片密封槽内。因为卡扣式安装工作量很小，换热器拆卸时橡胶密封垫损坏率低，而且不存在胶水中可能含有氯离子造成对板片腐蚀，所以使用较多。 2.4合理选择板片材质 不锈钢板片可能会产生腐蚀失效现象有点蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀、晶间腐蚀、均匀腐蚀等，应力腐蚀发生率较高。

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