【文章內(nèi)容簡介】 面間距尺寸也小。 （ 2） 凍結(jié)傾向少，抗凍性能高 。 由于水在低流速時，就能在板式換熱器中形成高度紊流，溫度分布非常均勻，從而減少了冷凍水的凍結(jié)傾向。即使發(fā) 生了凍結(jié)，也更能承受凍結(jié)所煤油冷卻器 —— 板式換熱器的設計 10 產(chǎn)生的壓力，而不像殼管式換熱器那樣容易使熱管脹裂，并且可以在結(jié)凍后繼續(xù)使用。 （ 3） 蒸發(fā)徹底，經(jīng)濟性高 。 制冷劑在制冷板式換熱器中蒸發(fā)時，很容易實現(xiàn)完全蒸發(fā)達到無液態(tài)程度，因此在大多數(shù)情況下，制冷系統(tǒng)無須設置氣液分離器。并且極易實現(xiàn)單元化，安裝簡單方便，維護和運輸都可以節(jié)約費用，降低成本。 由于與傳統(tǒng)的殼管式換熱器相比，制冷用板式換熱器具有十分明顯的發(fā)展優(yōu)勢，自上世紀 70 年代開始在制冷裝置中得到應用以來，已經(jīng)日益受到人們的重視，特別是許多發(fā)達國家，如歐洲、美國、日本、澳大利亞等都非 常重視制冷用板式換熱器的研究和應用。日本在上世紀 80 年代開始研究制冷用板式換熱器，并在制冷裝置中使用，收到了良好的經(jīng)濟效益，世界上一些著名的制冷公司如約克、開利、日立等也相繼在制冷裝置中采用板式換熱器。進入 20 世紀 90 年代后，制冷用板式換熱器又得到進一步發(fā)展，一種能夠應用于氨制冷系統(tǒng)的板式換熱器在瑞典斯特爾公司研制成功。這種新型的組合式板式換熱器結(jié)合了板框式和釬焊式的特點。與 氟利昂 制冷系統(tǒng)相比，采用這種板式換熱器的氨制冷系統(tǒng)不僅在機組材料、體積重量上有明顯的優(yōu)勢，而且性能系數(shù)也要高 10%~20%。目前，這種系統(tǒng)已經(jīng)形成了 8 個產(chǎn)品，冷量從 10kw~1000kw。氨用板式換熱器的開發(fā)成功，不僅拓寬了板式換熱器在制冷技術中的應用范圍，而且對保護大氣臭氧、保護環(huán)境都有重要意義，同時也必將促進制冷技術的進一步發(fā)展。 我國自上世紀 60 年代初開始生產(chǎn)板式換熱器，到 1994 年，以節(jié)能型產(chǎn)品定點的板式換熱器生產(chǎn)廠家即達 15 家，并且一些廠家還進行板式蒸發(fā)器及其傳熱特性的研究工作 ，然而這些廠家也僅限于生產(chǎn)板框式換熱器（ DHE）。在我國，制冷用板式換熱器的應用尚處于起步階段，日前許多制冷廠家都在自己的產(chǎn)品中采用了制冷用板式換熱器，而且其產(chǎn)品廣泛的受到用戶青睞?？梢灶A計，隨著對制冷用板式換熱器的了解和認識，板式換熱器以其高效傳熱，結(jié)構緊湊，節(jié)能節(jié)材并具環(huán)保功能等特點，必將越來越廣泛地應用于制冷裝置。 煤油冷卻器 —— 板式換熱器的設計 11 第三章 板式換熱器的基本數(shù)據(jù) 換熱器的類型選擇 換熱器的類型很多，每種 型 式都有特定的應用范圍。在某一種場合下性能很好的換 熱器，如果換到另一種場合可能傳熱效果和性能會有很大的改變。 因此，針對具體情況正確地選擇換熱器的類型，是很重要的。換熱器選型時需要考慮的因素是多方面的，主要有： （ 1）熱負荷及流量大小 （ 2）流體的性質(zhì) （ 3）溫度、壓力及允許壓降的范圍 （ 4）對清洗、維修的要求 （ 5）設備結(jié)構、材料、尺寸、重量 （ 6）價格、使用安全性和壽命 在換熱器 選型 中，除考慮上述因素外，還應對結(jié)構強度、材料來源、加工條件、密封性、安全性等方面加以考慮。所有這些又常常是相互制約、相互影響的，通過設計的優(yōu)化加以解決。針對不同的工藝條件及操作工況，我們有時使用特殊型式的換熱 器或特殊的換熱管，以實現(xiàn)降低成本的目的。 因此， 應綜合考慮工藝條件和機械設計的要求，正確選擇合適的換熱器型式來有效地減少工藝過程的能量消耗。 對工程技術人員而言，在設計換熱器時，對于型式的合理選擇、經(jīng)濟運行和降低成本等方面應有足夠的重視，必要時，還得通過計算來進行技術經(jīng)濟指標分析、投資和操作費用對比，從而使設計達到該具體條件下的最佳設計。 板式換熱器的換熱面積不超過 2022 m2，適應性很強，其允許壓力最大值為 25 kgf/cm2，溫度可以從 40176。C 到 200176。C 之間，材料主要是鈦、不銹鋼等。其主要特點為結(jié)構緊湊 ，易維修。 在液 液換熱設備中傳熱系數(shù)較高，實際應用范圍廣泛。也可于氣體冷卻、冷凝或沸騰傳熱。此外，它還具有容量大、結(jié)構簡單、造價低廉、清洗方便等優(yōu)點，因此它在換熱器中是最主要的型式。 板式換熱器作為冷凝器主要有：冷凍劑冷凝器、蒸汽冷凝器和烴類冷凝器。 煤油冷卻器 —— 板式換熱器的設計 12 目前 換熱通用型板式換熱器 類型 基本條件：用于液體之間熱交換，平均溫度差大于 2176。C的工況。 主要型號： BR BR BR BR3 BR3 BR50、 BR6 BR80、 BR100、BR140等。 空調(diào)系統(tǒng)專用型板式換熱器 主要型號： BR70C、 BR170C等。 顆粒纖維介質(zhì)專用型板式換熱器 在酒精釀造，造紙，紡織，及其他含顆?；蚶w維介質(zhì)的熱交 換中必須采用專 用大間隙無阻礙的板式換熱器。 主要型號： BPF BPF100、 BPF170等。 煤油冷卻器 —— 板式換熱器的設計 13 低阻降冷凝專用型板式換熱器 適用于各種工業(yè)氣體的冷凝工藝需要，冷凝阻力非常小，又要有很高的傳熱 系數(shù)，一般的板式換熱器不能實現(xiàn)。 專用冷凝換熱器有： BL80、 BZL140。 各國替代板片及墊片 太平洋公司按照用戶的要求開發(fā)了各國板片及墊片?？梢詽M足各種規(guī)格進口 板式換熱器，板片 及墊片的替代要求。 煤油冷卻器 —— 板式換熱器的設計 14 實驗室適用型板式換熱 器 BR BR6 等 型號小型板式換熱器適用于小流量的場合使用。例如：實驗室， 藥品生產(chǎn)，機器 潤滑配套冷卻等 。 箱行半焊板式換熱器系列 適用于高溫，高壓，真空及要求無泄漏的場合。主要有冷凝型、自由流型、 普通換熱型。 煤油冷卻器 —— 板式換熱器的設計 15 板式換熱器選型時應注意的問題 （ 1） 板型選擇 板片型式或波紋式應根據(jù)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(jù)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(shù)量過多，板間流速偏小，傳熱系數(shù)過低，對較大的換熱器更應注意這個問題。 （ 2） 流程和流道的選擇 流程指板式換熱器內(nèi)一種介質(zhì)同一流動方向的一組并聯(lián)流道，而流道指板式換熱器內(nèi)，相鄰兩板片組成的介質(zhì)流動通道。一般情況下，將若干個流道按并聯(lián)或串聯(lián)的費那個是連接起來，以形成冷、熱介質(zhì)通道的不同組合。 流程組合形式應根據(jù)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(nèi)的對流換熱系數(shù)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(cè)對流 換熱系數(shù)相等或接近時傳熱系數(shù)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。 板式換熱器的優(yōu)化設計方向 近年來， 板式換熱器 技術日益成熟，其傳熱效率高，體積小，重量輕，污垢系數(shù)低，拆卸方便，板片品種多，適用范圍廣，在供熱行業(yè)得到了廣泛應用 。板式換熱器按組裝方式分為可拆式、焊接式、釬焊式、板殼式等。由于可拆式板式換熱器便于拆卸清洗，增減換熱器面積靈活，在供熱工程中使用較多?？刹鹗桨迨綋Q熱器受橡膠密封墊耐熱溫度的限制，適用于水一水傳熱。本文對提高 可拆式板式換熱器效能的優(yōu)化設計進行研究 。 提高板式換熱器的效能是一個綜合經(jīng)濟效益問題，應通過技術經(jīng)濟比較后確定。提高換熱器的傳熱效率和降低換熱器的阻力應同時考慮，而且應合理選用板片材質(zhì)和橡膠密封墊材質(zhì)及安裝方法，保證設備安全運行，延長設備使用壽命。 板式換熱器的優(yōu)化方法 （ 1）提高傳熱效率 煤油冷卻器 —— 板式換熱器的設計 16 板式換 熱器是問壁傳熱式換熱器，冷熱流體通過換熱器板片傳熱，流體與板片直接接觸，傳熱方式為熱傳導和對流傳熱。提高板式換熱器傳熱效率的 關鍵是提高 傳熱系數(shù)和對數(shù)平均溫差 。 提高換熱器傳熱系數(shù)只有同時提高板片冷熱兩側(cè)的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，減小污垢層熱阻，選用熱導率高的板片，減小板片的厚度，才能有效提高換熱 器的 傳熱系數(shù) 。 ①提高 板片的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) 由于板式換熱器的波紋能使流體在較小的流速下產(chǎn)生湍流 (雷諾數(shù)一 150時 )，因此能獲得較高的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)與板片波紋的幾何結(jié)構以及介質(zhì)的流動狀態(tài)有關。板片的波形包括人字形、平 直形、球形等。經(jīng)過多年的研究和實驗發(fā)現(xiàn)，波紋斷面形狀為三角形 (正弦