板式换热器的种类

2019-03-11 19:03:00 zixun
板式换热器的种类 用板材构成传热面的间壁式板式换热器。这类换热器结构紧凑,单位体 积的传热面积较大。其主要类型有: 1. 螺旋板式换热器 结构如图所示。其特点是有一端管板不与外壳相连,可以沿轴向 自由伸缩。这种结构不但完全消除了热应力,而且由于固定端的 管板用法兰与壳体连接,整个管束可以从壳体中抽出,便于清洗 和检修。浮头式换热式应用较为普遍,但结构复杂,造价较高。 螺旋板换热器的直径一般在 1.6m 以内,板宽 200~1200mm, 板厚 2~4mm。 两板间的距离由预先焊在板上的定距撑控制,相邻板间的距离为 5~25mm。 常用材料为碳钢和不锈钢。 螺旋板换热器的优点是: ①传热系数高:螺旋流道中的流体由于离心惯性力的作用,在较低雷诺数下 即可达到湍流(一般在 Re=1400~1800 时即为湍流) ,并且允许采用较高流速 010(液体 2m/s,气体 20m/s) ,所以传热系数较大。如水与水之间的换热,其 传 热 系 数 可 达 2000 ~ 3000W/(m2. ℃ ) , 而 列 管 式 换 热 器 一 般 为 1000 ~ 2000W/(m2.℃) 。 ②不易结垢和堵塞:由于对每种流体流动都是单通道,流体的速度较高,又 有离心惯性力的作用,湍流程度高,流体中悬浮的颗粒不易沉积,故螺旋板换热 器不易结垢和堵塞,宜处理悬浮液及粘度较大的流体。 ③能利用低温热源:由于流体流动的流道长和两流体可完全逆流,故可在较 小的温差下操作,充分回收低温热源。据有的资料介绍,若流体出口端热、冷流 体温差可小至 3℃。 ④结构紧凑:单位体积的传热面积约为列管式的 3 倍。 螺旋板式换热器的主要缺点是: ①操作压强和温度不宜太高:目前最高操作压强不超过 20at,温度在 400℃ 以下。 ②不易检修:因常用的螺旋板换热器被焊成一体,一旦损坏,修理很困难。 2.平板式换热器 平板式换热器(通常为板式换热器)主要由一组冲压出一定凹凸波纹的长方 形薄金属板平行排列, 以密封及夹紧装置组装于支架上构成。两相邻板片的边缘 衬有垫片,压紧后可以达到对外密封的目的。操作时要求板间通道冷、热流体相 间流动,即一个通道走热流体,其两侧紧邻的流道走冷流体。为此,每块板的四 个角上个各开一个圆孔。 通过圆孔外设置或不设直圆环形垫片可使每个板间通道 只同两个孔相连。板式换热器的组装流程如图(a)所示。由图可见,引入的流 体可并联流入一组板间通道,而组与组间又为串联机构。换热板的结构如图(b) 所示。板上的凹凸波纹可增大流体的湍流程度,亦可增加板的刚性。波纹的形式 有多种,图(b)所示的是人字形波纹板。 平板式换热器的优点是: ①传热系数高:因板面上有波纹,在低雷诺数(Re=200 左右)下即可达到 湍流,而且板片厚度又小,故传热系数大。热水与冷水间换热的传热系数可达 1500~4700W/(m2.℃) 。 ②结构紧凑:一般板间距为 4 ~6mm ,单位体积设备可提供的传热面积为 250~1000m2/m3(列管换热器只有 40~150m2/m3) 。 ③具有可拆结构:可根据需要,用调节板片数目的方法增减传热面积。故检 修、清洗都比较方便。 平板式换热器的主要缺点是: ①操作压强和温度不太高:压强过高容易泄漏,操作压强不宜超过 20at。操 作温度受垫片材料耐热性能限制,一般不超过 250℃。 ②处理量小:因板间距离仅几毫米,流速又不大,故处理量较小。 3.板翅式换热器 板翅式换热器是一种更为高效、紧凑、轻巧的换热器,应用甚广。板翅式换 热器的结构形式很多,但其基本结构元件相同,即在两块平行的薄金属板之间, 夹入波纹状或其它形状的金属翅片,并将两侧面封死,即构成一个换热基 本单元。将各基本元件进行不 同的叠积和适当的排列,并用 钎焊固定,即可制成并流、逆 流或错流的板束(或称芯部) 。 其结构如图所示。将带有流体 进、出口接管的集流箱焊在板 束上,就成为板翅式换热器。 我国目前常用的翅片型式有光 直型、锯齿形和多孔形翅片三 种,如左图所示。 板翅式换热器的优点是: ①传热系数高、传热效果好:因翅 片在不同程度上促进了湍流并破 坏了传热边界层的发展, 故传热系 数高。空气强制对流给热系数为 35 ~ 350W/(m2. ℃) ,油类强制对 流时给热系 数为 115~1750W/(m2.℃) 。冷、热流体间换热不仅以平隔板为传热面,而且大 部分通过翅片传热(二次传热面) ,因此提高了传热效果。 ②结构紧凑:单位体积设备提供的传热面积一般能达到 2500~4300m2/m3。 ③轻巧牢固:通常用铝合金制造,板重量轻。在相同的传热面积下,其重量 约为列管式换热器的 1/10。波形翅片不单是传热面,亦是两板间的支撑,故其 强度很高。 ④适应性强、操作范围广:因铝合金的导热系数高,且在 0℃以下操作时, 其延伸性和抗拉强度都较高, 适用于低温及超低温的场合, 故操作范围广。 此外, 既可用于两种流体的热交换, 还可用于多种不同介质在同一设备内的换热,故适 应性强。 板翅式换热器的缺点是: ①设备流道很小,易堵塞,且清洗和检修困难,所以,物料应洁净或预先净 制。 ②因隔板和翅片都由薄铝片制成,故要求介质对铝不腐蚀。
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