【正文】 …… … .… ...… .......32 煤油冷卻器 —— 板式換熱器的設(shè)計 4 前言 板式換熱器是一種高效緊湊的換熱設(shè)備，它的應(yīng)用幾乎涉及到所有的工業(yè)領(lǐng)域，而且其類型、結(jié)構(gòu)和使用范圍還在不斷發(fā)展。隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，制冷技術(shù)的發(fā)展前途遠(yuǎn)大，特別是各種大型的工業(yè)制冷裝置和空調(diào)用制冷裝置發(fā)展迅速，這為各種制冷用板式換熱器的應(yīng)用提供了廣闊的市場。換熱器的性能對產(chǎn)品 質(zhì)量、能量利用率以及系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和可靠性起著重要的作用。隨著計算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展 , 開發(fā)用于換熱器選型計算機(jī)輔助設(shè)計系統(tǒng) , 對于在計算機(jī)上實現(xiàn)換熱器的優(yōu)化選型 , 深人節(jié)能、節(jié)資、以及提高設(shè)計水平和設(shè)計效率具有非常重大的意義。板式換熱器的廣泛應(yīng)用 , 加速了我國板式換熱器行業(yè)的迅速發(fā)展 , 但我國板式換熱器設(shè)計與發(fā)達(dá)國家之間仍存在著不小的差距。 煤油冷卻器 —— 板式換熱器的設(shè)計 5 第一章 板式換熱器的結(jié)構(gòu) 特點和分析 板式換熱器的結(jié)構(gòu)分析 板式換熱器主要由框架和板片兩大部分組成。板片的周邊及角孔處用橡膠墊片加以密封。 板式換熱器是將板片以疊加的形式裝在固定壓緊板、活動壓緊板中間，然后用夾緊螺栓夾緊而成。 （ 2） 對數(shù)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(nèi)流動，總體上是錯流流動，對數(shù)平均溫差修正系數(shù)小，而板式換熱器多是并流或逆流流動方式，其修正系數(shù)也通常在 左右，此外，冷、熱流體在板式換熱器內(nèi)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℃ . （ 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的 2~5 倍，也不像管殼式那樣要預(yù)留抽出管束的檢修場所，因此實現(xiàn)同樣的換熱量，板式換熱器占地面積約為管殼式換熱器的 1/5~1/10。 煤油冷卻器 —— 板式換熱器的設(shè)計 6 （ 5） 重量輕 板式換熱器的板片厚度僅為 ~， 而管殼式換熱器的換熱管的厚度為~，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。 （ 7） 制作方便 板式換熱器的傳熱板是采用沖壓加工，標(biāo)準(zhǔn)化程度高，并可大批生產(chǎn)，管殼式換熱器一般采用手工制作。 （ 9） 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。 （ 10） 容量較小 是管殼式換熱器的 10%~20%。 板式換熱器是由傳熱板片、密封墊片、壓緊板、上下導(dǎo)桿、支柱、夾緊螺栓等主要零件組成。 由于傳熱片特殊的結(jié)構(gòu)，裝配后在較低的流速下（ Re=200）就能激起強(qiáng)烈的湍流，因而加快了流體邊界層的破壞，強(qiáng)化了傳熱過程。煤油冷卻器 —— 板式換熱器的設(shè)計 7 用于水蒸汽加熱或冷凝時，一般在板式換熱器上附加減溫管式換熱器，來降溫保護(hù)板式換熱器的墊片，并增加蒸汽處理量。 主要技術(shù)特點如下： （ 1） 傳熱效率高 傳熱 板片波紋結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，有利于強(qiáng)化傳熱，可以使介質(zhì)在較低流速下形成激烈的湍流狀態(tài)，結(jié)垢可能性降低，傳熱效率高。 （ 2） 占地面積小 由于傳熱效率高，設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊，使得板式換熱器占地面積為同等能力的管殼式換熱器的 40%。從而延長了板式換熱器的使用壽命。耐壓能力提高，最高可達(dá) MPa。 （ 6） 拆卸方便、快捷 由于膠墊為免粘掛墊，板片為懸掛在上導(dǎo)梁，夾緊螺柱為快裝式結(jié)構(gòu)，在清洗設(shè)備板片時可快速拆下螺柱、移動板片來清洗板片、更換膠墊。密封墊片老化速度慢。它具有換熱效率高、熱損失小、結(jié)構(gòu)緊湊輕巧、占地面積小、安裝清洗方便、應(yīng)用范圍廣泛、使用壽命長等特點 。 板式換熱器流程工作原理 板式換熱器由于板片波紋表面的特殊作用，使流體沿著狹窄彎曲的通道流動其速度的大小方向不斷的改變，致使流體在不大的 流速下（ Rc=200 時），激起了強(qiáng)烈端動，因而加快了流體邊界層的破壞，強(qiáng)化了傳熱過程，有效地提高了傳熱能力。 換熱器的流程是由許多板片按一定工藝及需方技術(shù)工作要求組裝而成的。在通道里面冷熱流體間隔流動，可以逆流也可以順流，在流動過程中冷熱流體通過 板壁進(jìn)行熱交換。 要根據(jù)工藝條件來選擇換熱器的流程組合。 K）。 板式換熱器屬于高效換熱設(shè)備。 板式換熱器占地面積為同樣換熱能力的列管換熱器的 30%左右，若與淋灑式的排管冷卻器相比就更優(yōu)越。 板式換熱器能使兩種熱交換流體處于較低的流速下，增強(qiáng)擾動，激起湍流，從而強(qiáng)化傳熱，傳熱系數(shù)值 K 可達(dá) 16720J/（ m2?h?℃ ）（水對水），較之列管換熱器高 2~4 倍。 當(dāng)生產(chǎn)上要求改變工藝條件和產(chǎn)量時，板式換熱器只要增減板片數(shù)量或改變板片組裝流程通道形式，即可滿足要求。 板式換熱器主要由不銹鋼或鈦合金壓制的 傳熱片、密封膠墊、夾緊螺栓和壓緊板整機(jī)框架等零部件組成。 ⑤ 板式換熱器熱損失小 。 煤油冷卻器 —— 板式換熱器的設(shè)計 10 ⑥ 板式換熱器拆卸、清洗、檢修方便 。對于容易結(jié)垢的介質(zhì)，一方面由于板式換熱器中的介質(zhì)有激烈的湍流，其湍流臨界雷諾數(shù)比一般列管式換熱器低 10 倍左右，因而不易結(jié)垢。 （ 4）加工制造容易，檢修清洗方便，熱損失小 （ 1）允許操作壓力較低，最高不超過 1961kPa，否則容易滲漏。 （ 3）處理量不大，因板間距小，流道截面較小，流速亦不能過大。 板式換熱器的實際應(yīng)用 在制冷技術(shù)中，換熱器是不可缺少的 制冷設(shè)備 ， 冷凝器 、 蒸發(fā)器 、回?zé)崞饕约爸虚g冷卻器等換熱設(shè)備，不僅在重量、體積和金屬耗量上占整個制冷裝置的 50%以上，而且對制冷性能也會產(chǎn)生重大影響。 與制冷用殼程管式換熱器相比，除了具有板式換熱器的一般特點，制冷用板式換熱器還具有如下特點。 殼管式換熱器的殼側(cè)和管側(cè)的容積都很大，要使制冷系統(tǒng)正常工作，必須充灌大量的制冷劑，而且還可能造成環(huán)境污染。 （ 2） 凍結(jié)傾向少，抗凍性能高 。即使發(fā)生了凍結(jié)，也更能承受凍結(jié)所產(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。 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(dá)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(shè)置氣液分離器。 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(jì) 70 年代開始在制冷裝置中得到應(yīng)用 以來，已經(jīng)日益受到人們的重視，特別是許多發(fā)達(dá)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(yīng)用。進(jìn)入 20 世紀(jì) 90 年代后，制冷用板式換熱器又得到進(jìn)一步發(fā)展，一種能夠應(yīng)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。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(jī)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%。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(shù)中的應(yīng)用范圍，而且對保護(hù)大氣臭氧、保護(hù)環(huán)境都有重要意義，同時也必將促進(jìn)制冷技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。在我國，制冷用板式換熱器的應(yīng)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。 （ 1） 制冷：用作冷凝器和蒸發(fā)器。 （ 3） 化學(xué)工業(yè)：純堿工業(yè)，合成氨，酒精發(fā)酵，樹脂合成冷卻等。 （ 5） 機(jī)械工業(yè)：各種淬火液冷卻，減速器潤滑油冷卻等。 （ 7） 造紙工業(yè)：漂白工藝熱回收，加熱洗漿液等。 （ 9） 食品工業(yè)：果汁滅菌冷卻，動植物油加熱冷卻等。 （ 11） 集中供熱：熱電廠廢熱區(qū)域供暖，加熱 洗澡用水。 煤油冷卻器 —— 板式換熱器的設(shè)計 13 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(yīng)用范圍。 因此，針對具體情況正確地選擇換熱器的類型，是很重要的。所有這些又常常是相互制約、相互影響的，通過設(shè)計的優(yōu)化加以解決。 因此， 應(yīng)綜合考慮工藝條件和機(jī)械設(shè)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。 板式換熱器的換熱面積不超過 2020 m2，適應(yīng)性很強(qiáng)，其允許壓力最大值為 25 kgf/cm2，溫度可以從 40176。C 之間，材料主要是鈦、不銹鋼等。 在液 ?液換熱設(shè)備中傳熱系數(shù)較高，實際應(yīng)用范圍廣泛。此外，它還具有容量大、結(jié)構(gòu)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。 煤油冷卻器 —— 板式換熱器的設(shè)計 14 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