【正文】 維尼綸廠等使用。國家石油鉆采煉化設(shè)備質(zhì)量監(jiān)測中心還對板式換熱器的性能進(jìn)行了大量的測定。其次，他們把板式換熱器的流體阻力分解為板間流道阻力和角孔道阻力（包括進(jìn)、出口管）進(jìn)行整理，得到一種新的流體阻力計(jì)算公式。進(jìn)入二十一世紀(jì)以來，我過的板式換熱器研究取得了長足的進(jìn)步，在借鑒國外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)，也逐漸形成了自己的一套設(shè)計(jì)開發(fā)模式，與世界領(lǐng)先技術(shù)的差距進(jìn)一步縮小。 國外著名廠家及其產(chǎn)品現(xiàn)在，世界上各工業(yè)發(fā)達(dá)國家都制造板式換熱器，其產(chǎn)品銷往世界各地。其在國外有20個(gè)聯(lián)合公司，遍及美、德、法、日、意、加等國。換熱器最高使用溫度為260、最大的單臺(tái)換熱面積為1600。該公司的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品性能：；最高工作溫度250℃；最大單臺(tái)流量3600；總傳熱系數(shù)35007500；；最大接管尺寸450mm。FreeFlow為弧形波紋板片，其結(jié)構(gòu)特殊，板片的斷面是弧狀，而且分割成幾個(gè)獨(dú)立的流道，相鄰兩板波紋之間無支點(diǎn)，靠分割流道的墊片作支撐，以抗壓力差。（4）。（5）HISAKA(日阪制作所)公司。80年代初期，增加了產(chǎn)品的品種。在他的文獻(xiàn)中，趙鎮(zhèn)南還結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)闡明了板式換熱器人字形波紋板間的流動(dòng)方式以及波紋傾角對換熱器性能的重要影響，并得到以下結(jié)論：（1）人字波紋的傾斜角是影響板式換熱器性能最重要的一個(gè)幾何參數(shù)，它通過改變流動(dòng)狀態(tài)來影響板片通道的傳熱和阻力特性； （2）在相同雷諾數(shù)和波紋參數(shù)下，大傾角板片的傳熱和阻力降均高于小傾角板片，但在相同的通道阻力降下則無論大、小傾角，傳熱速率都基本相等；（3）對板式換熱器的具體工程應(yīng)用要力爭達(dá)到換熱、流量和阻力降三者之間的良好匹配。此外，國內(nèi)一些學(xué)者采用染色示蹤往對人字形波紋槽道和斜波紋槽道進(jìn)行了流型觀察，得到一些有益結(jié)論。2. 板(片)式換熱器的基本構(gòu)造 板(片)式換熱器的基本構(gòu)造板式換熱器的結(jié)構(gòu)相對于板翅式換熱器、殼管式換熱器和列管式換熱器比較簡單，它是由板片、密封墊片、固定壓緊板、活動(dòng)壓緊板、壓緊螺柱和螺母、上下導(dǎo)桿、前支柱等零部件所組成，板式換熱器基本構(gòu)造如圖21所示。流程組合就是板片數(shù)量和排列方式的有機(jī)組合，并以數(shù)學(xué)形式表示為： （21）式中：、 …—指從固定壓緊板開始，甲流體側(cè)流道數(shù)相等的流程數(shù)； 、…—、 …中的流道數(shù)； 、 、—指從固定壓緊板開始，乙流體側(cè)流道數(shù)相等的流程數(shù)； 、— 、 、 中的流道數(shù)。圖23 框架主要形式及螺栓壓緊式板式換熱器結(jié)構(gòu)（a）普通式；（b）懸掛式；（c）頂桿式；（d）帶中間隔板式；（e）活動(dòng)壓緊板落地式；1軸（上導(dǎo)梁）；2活動(dòng)壓緊板；3板片；4墊片；5掛鉤；6固定壓緊板；7下導(dǎo)梁選用板片是傳熱元件，～，波紋板片上貼有密封墊圈。板片是板式換熱器的核心元件，冷、熱流體的換熱發(fā)生在板片上，所以它是傳熱元件，此外它又承受兩側(cè)的壓力差。人字角大的板片傳熱系數(shù)高、流體阻力亦大。在充分利用允許壓降的情況下，這種稱之為換熱混合設(shè)計(jì)，其換熱面積可減少25～30 %。板式換熱器的工作溫度實(shí)質(zhì)上就是墊片能承受的溫度；板式換熱器的工作壓力也相當(dāng)程度上受墊片制約。為確?？煽康拿芊?，必須在操作條件下密封面上保持足夠的壓緊力。一臺(tái)板式換熱器往往由幾十片甚至幾百片傳熱板片組成，墊片的中心線很難準(zhǔn)，組裝時(shí)容易使墊片某段壓偏或擠出，造成泄漏，因此必須適當(dāng)增加墊片上下接觸面積。目前國外有采用壓縮石棉墊片和壓縮石棉橡膠墊片，不僅抗有機(jī)溶劑腐蝕，而且可耐較高溫度，達(dá)。表21 板片的材料代號墊片材料及代號丁晴橡膠三元乙丙橡膠氟丁橡膠 硅橡膠石棉纖維板NEFQA適用溫度20～110 50～150 0～18040～100 20～250 焊接式板式換熱器 半焊式板式換熱器半焊式板式換熱器的結(jié)構(gòu)是每兩張波紋板焊接在一起，然后將它們組合在一起，彼此之間用墊片進(jìn)行密封。但是這種結(jié)構(gòu)制造困難，板片破損后也無法修復(fù)。通過這些旁路的流體，并沒有充分地參與換熱。圖31人字形板片流道截面的變化示圖（2）對數(shù)平均溫差大在管殼式換熱器中，兩種流體分別在殼程和管程內(nèi)流動(dòng)，總體上是錯(cuò)流的流動(dòng)方式。（3）占地面積小板式換熱器結(jié)構(gòu)緊湊，單位體積內(nèi)的換熱面積為管殼式換熱器的2～5倍，也不像管殼式換熱器那樣需要預(yù)留抽出管束的檢修場地，因此實(shí)現(xiàn)同樣的換熱任務(wù)時(shí)，板式換熱器的占地面積約為管殼式換熱器的1/5～1/10。（6）末端溫差小管殼式換熱器，在殼程中流動(dòng)的流體和換熱面交錯(cuò)并繞流，還存在旁流，而板式換熱器的冷、熱流體在板式換熱器內(nèi)的流動(dòng)平行于換熱面，且無旁流，這樣使得板式換熱器的末端溫差很小，對于水—水換熱可以低于1，而管殼式換熱器大約為5，這對于回收低溫位的熱能是很有利的。（10）容易改變換熱面積或流程組合只需要增加（或減少）板片，即可達(dá)到需要增加（或減少）的換熱面積。（13）不易結(jié)垢 由于內(nèi)部充分湍動(dòng)，所以不易結(jié)垢，其結(jié)垢系數(shù)僅為管殼式換熱器的1/3～1/10。用橡膠類彈性墊片時(shí)，最高工作溫度在200以下；用壓縮石棉絨墊片時(shí)，最高工作溫度為250～260。表32 板式換熱器和管殼式換熱器的比較 項(xiàng)目板式換熱器 管殼式換熱器 溫度交叉 能 不能 末端溫差 約15 多種介質(zhì)操作 能 不能 管線連接 可集中在一個(gè)方位 要幾個(gè)方位設(shè)在 總傳熱系數(shù)比 3～5 1 設(shè)備重量比 1 3～10 滯液體積 小 大 占地面積 1 2～5 變更程數(shù) 可以改變流程組合 不能最高工作壓力， 決定于設(shè)計(jì)對含顆粒較差固體 較差 可以4. 板式換熱器熱力及相關(guān)計(jì)算 板式換熱器的設(shè)計(jì)計(jì)算概述板式熱交換器的設(shè)計(jì)和其它熱交換器的設(shè)計(jì)一樣，分為設(shè)計(jì)計(jì)算和校核計(jì)算。有了這些基本數(shù)據(jù)以及流體的物理性能之后，就可建立每段(或一臺(tái))中流體的溫度變化圖，并按此算出乎均溫差、平均溫度和每一段中的熱負(fù)荷。然后根據(jù)開始時(shí)所選的流速確定流體需要的總的通道橫斷面。得到換熱器設(shè)計(jì)的第一近似方案。新的結(jié)果再與許用阻力相比，如不合適就再重顏計(jì)算，一直到滿意為止。 傳熱過程板式換熱器中冷、熱流體之間的換熱一般都是通過流體的對流換熱（或相變換熱）、垢層及板片的導(dǎo)熱來完成的，由于參與傳熱的流體通常都是液體而不是氣體，故不存在輻射換熱。這種對流和導(dǎo)熱同時(shí)存在的過程，稱為對流換熱。如：空氣的自由流動(dòng)換熱系數(shù)約為5～25W /(m) ，而它的強(qiáng)制流動(dòng)傳熱系數(shù)為10～100W /(m) 。有該公式可見，影響對流換熱的因素都被歸結(jié)到對流換熱系數(shù)中，對流換熱系數(shù)數(shù)值上的大小反映了對流換熱的強(qiáng)弱。蒸汽釋放出汽化潛熱而凝結(jié)成液體，這種放熱現(xiàn)象稱為凝結(jié)換熱。而珠狀凝結(jié)時(shí)，換熱是在蒸汽與液珠表面和蒸汽與裸露的冷壁間進(jìn)行的，所以膜狀凝結(jié)傳熱系數(shù)要比珠狀凝結(jié)傳熱系數(shù)低，如：水蒸汽在大氣壓下，膜狀凝結(jié)傳熱系數(shù)約為，但是在工業(yè)過程中，一般都是膜狀凝結(jié)，除非對壁面進(jìn)行預(yù)處理或在蒸汽中加入促進(jìn)劑。過冷沸騰是在液體主流溫度低于相應(yīng)壓力下的飽和溫度而加熱壁面溫度已超過飽和溫度的條件下所發(fā)生的沸騰現(xiàn)象。) ； 導(dǎo)熱溫差，； A換熱面積。流速過高則會(huì)導(dǎo)致阻力降劇增。程數(shù)宜少，冷、熱介質(zhì)等程，逆向流動(dòng)布置，這樣的流程組合，溫差修正系數(shù)較大。（3）板片選擇恰當(dāng)?shù)膯伟迕娣e，可得到較好的流程組合，使得程數(shù)少，流體阻力小。各種墊片材料容許的適用溫度。對于兩種換熱流體，其流量差別甚大，則應(yīng)考慮選用非對稱流道(或稱寬窄間隙流道)的板片來組裝板式換熱器。對板式換熱器來說，要做到這一點(diǎn)，兩側(cè)必須為等程。（6）并聯(lián)流道數(shù)的選取一程中并聯(lián)流道數(shù)的數(shù)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(nèi)，并聯(lián)流道數(shù)目取決于流量的大小。（2）換熱量計(jì)算式 （44）式中：流體質(zhì)量流量，； 流體比熱容，； 、分別表示某流體進(jìn)出口溫度。（6）換熱面積計(jì)算式 （48）（7）雷諾數(shù)計(jì)算式 （49）式中： 當(dāng)量直徑，； 運(yùn)動(dòng)粘度。（9）換熱面積計(jì)算式 （412）式中：換熱器換熱面積，； 單板換熱面積，； 有效傳熱板片數(shù)； 總的板片數(shù)。圖2 并聯(lián)流程（框式）組合對數(shù)平均溫差修正系數(shù) 圖43 串聯(lián)流程組合對數(shù)平均溫差修正系數(shù)圖44 多程流程組合的對數(shù)平均溫差修正系數(shù)（13）當(dāng)量直徑計(jì)算式 （417）式中 ： 板間流速寬度，； 板間流道平均間隙，； 板間當(dāng)量直徑。表43列出了一般情況下板式換熱器的總傳熱系數(shù)值。（1）已知工藝參數(shù)熱側(cè) =90 =70 冷側(cè) 25 40 （2）物性數(shù)據(jù)熱側(cè)在平均溫度下取值 =(90+70)/2=80下取值：=(K) =(mK)冷側(cè)在平均溫度下取值 （25+40）/2=：(K) =(mK)（3）單片換熱面積 =；單通流道截面積 =；板片平均間隙 b=；板片當(dāng)量直徑 =； 板片厚度 =。擬定的各技術(shù)方案之間的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)應(yīng)有可比性，諸如：傳熱面積、傳熱系數(shù)、介質(zhì)的應(yīng)用特性及技術(shù)參數(shù)、設(shè)備的安裝條件、動(dòng)力消耗指標(biāo)等方面。時(shí)間因素的可比性。必須力求投資少，建設(shè)快，一投入使用周期短、經(jīng)濟(jì)效益好作為衡量的條件。結(jié)論在這兩個(gè)多月的設(shè)計(jì)時(shí)間里使我受益匪淺，在指導(dǎo)老師的幫助下，通過本設(shè)計(jì)我對板式換熱器有了一定的認(rèn)識(shí)，并能夠設(shè)計(jì)比較基本的板式換熱器。致謝在本文完成之際，向我最尊敬的指導(dǎo)老師金花致以最誠摯的敬意和衷心的感謝，兩個(gè)多月以來，她不遺余力地對我的設(shè)計(jì)進(jìn)行了指導(dǎo)，在我畢業(yè)設(shè)計(jì)的這段時(shí)間里，金老師言傳身教，身體力行地不斷培養(yǎng)我獨(dú)立思考，解決實(shí)際問題的能力，使我受益匪淺。參考文獻(xiàn)[1][M].機(jī)械工業(yè)出版社，1997.[2]. 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