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板式換熱器知識(shí)講解及換熱計(jì)算

嘉峪檢測網(wǎng) 2023-09-04 15:37

板式換熱器是由一系列具有一定波紋形狀的金屬片疊裝而成的一種新型高效換熱器。各種板片之間形成薄矩形通道，通過板片進(jìn)行熱量交換。板式換熱器是液—液、液-汽進(jìn)行熱交換的理想設(shè)備。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)用廣泛、使用壽命長等特點(diǎn)。本期我們就一起來了解下板式換熱器的相關(guān)知識(shí)。

一、板式換熱器結(jié)構(gòu)

板式換熱器的型式主要有框架式（可拆卸式）和釬焊式兩大類，板片形式主要有人字形波紋板、水平平直波紋板和瘤形板片三種。主要結(jié)構(gòu)：

（1）板式換熱器板片和板式換熱器密封墊片

（2）固定壓緊板

（3）活動(dòng)壓緊板

（4）夾緊螺栓

（5）上導(dǎo)桿

（6）下導(dǎo)桿

（7）后立柱

板式換熱器由一組板片疊放成具有通道型式的板片包。兩端分別配置帶有接管的端底板，整機(jī)由真空釬焊而成。相鄰的通道分別流動(dòng)兩種介質(zhì)，相鄰?fù)ǖ乐g的板片壓制成波紋。型式，以強(qiáng)化兩種介質(zhì)的熱交換。在制冷用釬焊式板式換熱器中，水流道總是比制冷劑流道多一個(gè)。

圖示為單邊流，有些換熱器做成對角流，即：Q1和Q3容納一種介質(zhì)，而Q2和Q4容納另一種介質(zhì)。

所有都是螺桿和螺栓結(jié)構(gòu)，便于現(xiàn)場拆卸和修復(fù)。

二、板式換熱器運(yùn)行原理

板式換熱器是由帶一定波紋形狀的金屬板片疊裝而成的新型高效換熱器，構(gòu)造包括墊片、壓緊板（活動(dòng)端板、固定端板）和框架（上、下導(dǎo)桿，前支柱）組成，板片之間由密封墊片進(jìn)行密封并導(dǎo)流，分隔出冷/熱兩個(gè)流體通道，冷/熱換熱介質(zhì)分別在各自通道流過，與相隔的板片進(jìn)行熱量交換，以達(dá)到用戶所需溫度。

每塊板片四角都有開孔，組裝成板束后形成流體的分配管和匯集管，冷/熱介質(zhì)熱量交換后，從各自的匯集管回流后循環(huán)利用。

換熱原理：間壁式傳熱

單流程結(jié)構(gòu)：只有2塊板片不傳熱-頭尾板。

雙流程結(jié)構(gòu)：每一個(gè)流程有3塊板片不傳熱。

三、板片和流道

通常有二種波紋的板片 (L小角度和H大角度)，這樣就有三種不同的流道(L, M 和 H)，如下所示：

在這三種流道中選擇，并根據(jù)特殊的工況定身量做和選型。

理論上，一臺(tái)換熱器可以混用不同類型的流道，如H型之后是M型。

但對于有相變的情況，這會(huì)導(dǎo)致第一個(gè)H流道和最后一個(gè)M流道之間介質(zhì)的分配失調(diào)，因此，在各類制冷用BPHE中不予采用。

板片波紋的主要作用：

使得流體紊流，強(qiáng)化傳熱相鄰板片的波紋形成接觸抗點(diǎn)，提高耐壓性能。

平行流與對角流：

平行流的優(yōu)勢：

一塊板片&一條密封墊，同一的板片在板片組里，旋轉(zhuǎn)180º可以用于二邊通道備件損耗小。完全滿足對角流所有的功能，較高的設(shè)計(jì)壓力或使用較薄的板片沒有交叉出管口。

四、板式換熱器工藝計(jì)算

板式換熱器的兩相的流量、溫度、傳熱系數(shù)等參數(shù)關(guān)系都是可以根據(jù)相關(guān)公式計(jì)算的。參考《化工工藝設(shè)計(jì)手冊》（第四版上冊）中，綜合總結(jié)文中的計(jì)算邏輯和公式，結(jié)合流體及換熱的參考圖表，使用Excel編輯了《板式換熱器設(shè)計(jì)計(jì)算書》。

4.1 輸入冷側(cè)物料名稱、進(jìn)出溫度、流量等參數(shù)，輸入熱側(cè)物料名稱、進(jìn)出口溫度等參數(shù)；再根據(jù)冷熱側(cè)物料定性溫度（t=(t1+t2)/2）查詢物性表，填入密度、粘度、比熱及熱導(dǎo)率等各項(xiàng)參數(shù)。計(jì)算書會(huì)自動(dòng)計(jì)算對數(shù)平均溫差Δtlm、傳熱量、熱側(cè)流量及換熱器功率等關(guān)鍵數(shù)據(jù)。

4.2 取板式式換熱器總傳熱系數(shù)表范圍的中間值，先試算該換熱器的換熱面積和波紋板板數(shù)等，核算總傳熱系數(shù)是否滿足設(shè)計(jì)要求，如低于之前選取總傳熱系數(shù)，需再次降低總傳熱系數(shù)值重新核算換熱面積和總傳熱系數(shù)，直至滿是設(shè)計(jì)要求。再計(jì)算每道板的壓力降，直至滿足設(shè)計(jì)要求。