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板式換熱器選型時(shí)除了要考慮使用的環(huán)境外,還要考慮單板的面積、流速等。
一、板間流速的選取,影響換熱性能和壓力降。流速高,板式熱交換器的換熱系數(shù)高,阻力降也變大;反之,則相反。 二、單板面積的選擇。單板面積過小、則板片數(shù)目多,占地面積大,阻力降減少;反之,單板面積過大,則板片數(shù)目少,占地面積小,阻力降變大,但是難以保證適當(dāng)?shù)陌彘g流速。因此,一般單板面積可按角孔流速為6m/s左右考慮。三、流向的選取。單相換熱時(shí),逆流具有較大的平均溫差,一般在板式換熱器的設(shè)計(jì)中要盡可能把流體布置為逆流。兩側(cè)流體為等流程時(shí),為逆流;當(dāng)兩側(cè)液體氮化爐流體為不等流程時(shí),順流與逆流交替出現(xiàn),平均溫差要小于純逆流時(shí)。 四、流程的確定。板式換熱器兩側(cè)流體的流量大致一致時(shí),應(yīng)盡量按等程布置;當(dāng)兩側(cè)流體的流量相差較大時(shí),則流量小的一側(cè)按多流程布置或采用不等截面通道的板式熱交換器。另外,當(dāng)某一介質(zhì)的溫升或溫降幅度較大時(shí),也可鹽浴氮化爐采用多流程。有相變發(fā)生的一側(cè)一般均為單流程,且接口方式為上進(jìn)下出。在多程換熱器中,一般對(duì)同一 的流體在各流程中應(yīng)采用的流道數(shù)。
四招就可以提高板式換熱器的效率:
1、提高板片的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)
由于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(shí) ),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(gòu)以及介質(zhì)的流動(dòng)狀態(tài)有關(guān)。板片
的波形包括人字形、平直形、球形等。
2、減小污垢層熱阻
減小換熱器的污垢層熱阻的關(guān)鍵是防止板片結(jié)垢。板片結(jié)垢厚度為1 mm時(shí),傳熱系數(shù)降低約10%。因此,必須注意監(jiān)測(cè)換熱器冷熱兩側(cè)的水質(zhì),防止板片結(jié)垢,并防止水
中雜物附著在板片上。
3、選用熱導(dǎo)率高的板片
板片材質(zhì)可選擇奧氏體不銹鋼、鈦合金、銅合金等。不銹鋼的導(dǎo)熱性能好,熱導(dǎo)率約14.4 W/(m·K) ,強(qiáng)度高,沖壓性能好,不易被氧化,價(jià)格比鈦合金和銅合金低,
供熱工程中使用多,但其耐氯離子腐蝕的能力差。
4、減小板片厚度
板片的設(shè)計(jì)厚度與其耐腐蝕性能無關(guān),與換熱器的承壓能力有關(guān)。板片加厚,能提高換熱器的承壓能力。采用人字形板片組合時(shí),相鄰板片互相倒置,波紋相互接觸,
形成了密度大、分布均勻的支點(diǎn),板片角孑L及邊緣密封結(jié)構(gòu)已逐步完善,使板式換熱器具有很好的承壓能力。
幾種換熱器的特點(diǎn)及使用
在實(shí)際設(shè)計(jì)選型中,往往是已知高溫流體與低溫流體的兩側(cè)進(jìn)出口溫度,在做工藝設(shè)計(jì)選型時(shí),需要考慮的是有盡可能小的換熱面積下,有盡可能大的換熱速率,以及較低的設(shè)備造價(jià)及施工費(fèi)。另外,在操作運(yùn)行及維護(hù)清洗較方便的前提下考慮換熱器的設(shè)計(jì)選型。
傳熱基本方程式:
Q = UAΔt Kcal/ h ;
式中:U 為傳熱系數(shù),Kcal/ m2 . h. ℃;A 為傳熱面積,m2 ;Δt 為通過兩種流體邊界層的平均溫度。
換熱器的給熱系數(shù)h ,Kcal/ m2 . h. ℃和流速u ,m/s 有如下關(guān)系:
管程給熱系數(shù)ht :
層流區(qū) (Re ≤2100) ht∝ u0. 33t
過渡流區(qū)(2100 ≤Re ≤10000) ht∝ u0. 33~0. 8t
紊流區(qū) (Re ≥10000) ht∝ u0. 8t
殼程給熱系數(shù)hg :
殼程流體因垂直流過管束,所以流型較亂,層流、
紊流區(qū)沒有明顯的區(qū)別:ht∝ u0. 55g
對(duì)應(yīng)的壓力降ΔP、kg/ cm2 ,管程和殼程大體相同:
層流、過渡流區(qū) ΔP ∝ u1. 0t
紊流區(qū)ΔP ∝ u1. 8t
從上式可以看出,在一定的流速下,雷諾數(shù)越大,傳熱系數(shù)越大,同時(shí),壓力降也越大。
2. 1、管殼式換熱器。管殼式換熱器是常用的普通結(jié)構(gòu),它包括:固定管板式換熱器、U 型管殼式換熱器、帶膨脹節(jié)式換熱器、浮頭式換熱器、分段式換熱器、套管式換熱器等。