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    蘇州工業園區太平洋板式換熱器有限公司
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    板式換熱器設計的一般原則
    發布日期:2020-09-16 

    在設計、計算一臺換熱器的時候,應分析其設計壓力、涉及溫度、介質特性、經濟性等因素,并和其他換熱器設備進行一定程度上的比較(如:板式換熱器與管殼式換熱器的一般比較)。確定采用板式換熱器后,具體的設計計算的原則為下面幾個方面:

    (一)選擇板片的波紋型式

    板片的波紋型式只要有人字形波紋和水平平直波紋兩種。人字形波紋板的承壓能力可高于1.0MPa,水平平直波紋板片的承壓能力一般都在1.0MPa左右;人字形波紋板片的傳熱系數和流體阻力都高于水平平直波紋板片。選擇板片的波紋型式,主要考慮板式換熱器的工作壓力、流體的壓力降和傳熱系數。如果工作壓力在1.6MPa以上,則別無選擇的要采用人字形波紋板片;如果工作壓力不高,又特別要求阻力降低,則選用水平平直波紋板片較好一些;如果由于安裝位置所限,需要較高的換熱效率以減少換熱器占地面積,而阻力降可以不受限制,則應選用人字形波紋板片。

    (二)單板面積的選擇

    單板面積過小,則板式換熱器的板片數多,也使得占地面積增大,程數增多,導致阻力降增大;反之,雖然占地面積和阻力降減小了,卻難以保證板間通道必要的流速。單板面積可按流體流過角孔的速度為6m/s左右考慮。

    (三)流速的選取

    流體在板間的流速,影響換熱性能和流體的壓力降,流速高雖然換熱系數高,但是流體的阻力降也增大;反之的情況則相反。一般板間平均流速為0.2~0.8m/s(主流線上的流速要比平均值高4~5倍)。流速低于0.2m/s時流體就達不到湍流狀態且會形成較大的死角區,流速過高則會導致阻力降劇增。具體設計時,可以先確定一個流速,計算其阻力降是否在給定的范圍內;也可按給定的壓力降求出流速的初選值。

    (四)流程的選取

    對于一般對稱型流道的板式換熱器,兩流體的體積流量大致相當時,應盡可能按等程布置;如果兩側流量相差懸殊時,則流量小的一側可采取多流程布置。相變板式換熱器的相變一側一般均為單程。多程換熱器,除非特殊的需要,一般對同一流體在各程中應采取相同的流道數。

    在給定的總允許壓降下,多程布置使每一程對應的允許壓降變小,迫使流速降低,對換熱不利。此外,不等程的多程布置是平均傳熱溫差減小的重要原因之一,應盡可能避免。

    (近年來國產的板式換熱器出現了非對稱通道的板式換熱器,國外則采取“熱混合”的板片組合方式,即允許熱量—流量—壓降三者之間的不匹配的問題,同時節省換熱面積)

    (五)流體的選取

    單相換熱時,逆流具有最大的平均傳熱溫差。在一般換熱器的工程設計中都盡量把流體布置為逆流。對板式換熱器來說,要做到這一點,兩側必須為等程。若安排為不等程,則順逆流需交替出現,此時的平均傳熱溫差將明顯小于純逆流時。

    在相變換熱時順流布置與逆流布置平均溫差的區別比單相換熱時小,但由于這時牙尖大小與流向有密切關系,所以相對流向的選擇將主要考慮壓降因素,其次才是平均溫差。其中要特別注意的是,有相變的流體除不宜采用多程外,還要求要從板片的上部進,下部出,以便排除冷凝液體。

    (六)并聯流道數的選取

    一程中并聯流道數的數目視給定流量及選取的流速而定,流速的高低受制于允許壓降,在可能的最大流速以內,并聯流道數目取決于流量的大小。

    (七)選擇板片材料

    根據介質的腐蝕性能來選擇板片的材料。國外制造板片的材料品種繁多,有較大的選擇余地。我國制造板片的材料主要有不銹鋼和鈦等,在選擇的耐腐蝕材料基礎上,在輔以增加板片厚度或防腐處理來延長板片的使用壽命。

    (八)墊片材料的選擇

    所選擇墊片的材料主要考慮耐溫和耐腐蝕兩個因素。

    (九)其他

    1:板式換熱器一般不適用于氣體的熱交換。

    2:進行易爆、易燃介質換熱的板式換熱器的設計壓力,至少要比介質的工作壓力高出一個公稱級別以上。而墊片的耐溫、耐腐蝕性能必須可靠。

    3:進行強腐蝕介質(如:硫酸)換熱的板式換熱器,其板束周圍宜設置一個防護罩。

    4:對雜質較多的介質進行換熱時,介質的進口管道上最好設置過濾器,單程排列。此外還應盡可能選用通道間隙較大的板片。

    5:對工作壓力和工作溫度都較高的工況,可拆式板式換熱器無法適應時,應采用焊接式板式換熱器。

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