傳熱課件淺談板式換熱器及性能改進(jìn)

1、板式換熱器小組成員： 板式換熱器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。板式熱交換器主要由傳熱板片、密封墊圈、壓緊裝置及其他一些部件（如軸、接管等）組成。板式換熱器的流程圖板式換熱器剖面圖：板式換熱器內(nèi)部圖一、可拆式板式換熱器及特點(diǎn)： 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。可拆式板式換熱器受橡膠密封墊耐熱溫度的限制，適用于水水傳熱。二、焊接板式換熱器及特點(diǎn)焊接板式換熱器可分為半焊式、組件式及全焊式。常規(guī)板式換熱器的總體結(jié)構(gòu)為散裝式，其特點(diǎn)是兩側(cè)流道可全部打開(kāi)進(jìn)行清洗，缺點(diǎn)是兩側(cè)流體壓差不能太大，溫度不宜過(guò)高。三、釬焊板式換熱器

2、由帶高效傳熱表面的不銹鋼板片組成。不銹鋼板片在高溫下用純度為99的銅釬焊而得到緊密不漏和堅(jiān)固的換熱器。四、折流板式換熱器板式換熱器的實(shí)驗(yàn)研究方法 世界各國(guó)的許多學(xué)者曾采用各種可視化技術(shù)、電化學(xué)傳質(zhì)技術(shù)等多種手段，以確切掌握板式換熱器波紋傾角對(duì)傳熱及阻力性能的定量影響：1、w.w.Focke在前人工作的基礎(chǔ)上所作的分析和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)最有說(shuō)服力，也最具權(quán)威性。他采用有限擴(kuò)散電流技術(shù)(DNCT)，并通過(guò)類比關(guān)系來(lái)估計(jì)傳熱速率2、流場(chǎng)可視化技術(shù)是觀察復(fù)雜幾何形狀通道內(nèi)流體流動(dòng)的一種有效方法，80年代初EMSparrow曾采用萘升華技術(shù)對(duì)波紋槽道的流動(dòng)進(jìn)行了=維的流場(chǎng)可視化，國(guó)內(nèi)學(xué)者采用染色示蹤法對(duì)人字型波

3、紋槽道和斜波紋槽道進(jìn)行了流型觀察。3、Ciofalo等人利用有限元法和低雷諾數(shù)時(shí)的t模型，對(duì)波紋板式換熱器過(guò)渡區(qū)和弱紊流狀態(tài)進(jìn)行了數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。現(xiàn)有板式換熱器板片波紋的形狀以人字形最多，所以大多數(shù)的研究也主要針對(duì)人字形波紋。實(shí)驗(yàn)研究重要結(jié)論： 1、人字波紋的傾斜角是影響板式換熱器性能最重要的一個(gè)幾何參數(shù)。它通過(guò)改變流動(dòng)狀態(tài)來(lái)影響扳片通道的傳熱與阻力特性。 2、在相同雷諾數(shù)和波紋參數(shù)下，大傾角板片的傳熱和阻力降均高于小傾角板片。但在相同的通道阻力降下，則無(wú)論大、小傾角，傳熱速率(表現(xiàn)為對(duì)流傳熱系數(shù))都基本相等。 3、對(duì)板式換熱器的具體工程應(yīng)用要力爭(zhēng)達(dá)到換熱、流量和阻力降三者之間的良好匹配如

4、果僅靠單一傾斜角的人字板型則不可能完全做到上述良好匹配目前實(shí)現(xiàn)這個(gè)愿望的可行辦法是用兩種不同波紋角度的板片混合組裝成一臺(tái)換熱器，其被稱為熱混合式設(shè)計(jì)。板式換熱器設(shè)備運(yùn)行問(wèn)題1、堵塞 板式換熱器的流道間隙較小(2.56mm)，直徑大于1.53mm的顆粒雜物容易阻塞板片通道，使設(shè)備的壓力降急劇惡化。導(dǎo)致設(shè)備因堵塞而換熱能力大幅降低，嚴(yán)重的造成裝置連續(xù)生產(chǎn)中斷。因?yàn)檠h(huán)水中雜質(zhì)較多，從而造成裝置頻繁停工。給企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益帶來(lái)一定的影響。所以根據(jù)長(zhǎng)期運(yùn)行需要可在介質(zhì)的進(jìn)口處設(shè)置粗過(guò)濾器或反沖洗裝置，能有效的防止板式換熱器的堵塞。板式換熱器設(shè)備堵塞與結(jié)垢2、結(jié)垢 結(jié)垢可導(dǎo)致傳熱設(shè)備的傳熱系數(shù)降低嚴(yán)重時(shí)還會(huì)

5、堵塞板片通道。板式換熱器的板片設(shè)計(jì)有大量的支承點(diǎn)。旨在對(duì)介質(zhì)起擾流(使介質(zhì)紊流以提高傳熱系數(shù))和承壓支承作用是固體雜物和纖維容易集聚的地方，其副作用是使流體形成了局部的滯流生成污垢積瘤介質(zhì)中的鈣鎂離子在適宜的溫度析出后很容易在積瘤上附著長(zhǎng)大，形成蜂窩狀的垢樣。堵塞與結(jié)垢在成因上雖然不同。但在板式換熱器上的影響現(xiàn)象是相同的。板式換熱器設(shè)備腐蝕腐蝕是復(fù)雜的化學(xué)現(xiàn)象奧氏體不銹鋼板式換熱器表現(xiàn)出的腐蝕現(xiàn)象大多是氯離子引起的應(yīng)力腐蝕常發(fā)生在板片密封槽底部以及有污垢形成后的垢底部位，其主要成因：(1)不銹鋼傳熱板片由機(jī)械沖壓而成不可避免地殘存一定量的表面殘余應(yīng)力，對(duì)于不含鉬元素的不銹鋼薄板，表面殘余應(yīng)力的

6、消除是很困難的，或者甚至是不可行的。(2)板片組裝后形成了多縫隙結(jié)構(gòu)，如板片之間的觸點(diǎn)、密封槽底等部位。而縫隙容易造成氯離子的富集，局部富集程度往往遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了不銹鋼自身抗應(yīng)力腐蝕的能力。(3)當(dāng)板片表面的污垢嚴(yán)重時(shí)。介質(zhì)中的腐蝕元素(CI、S等)可能大量附著于污垢并在垢底縫隙處富集。(4)密封槽底中的有害元素往往是粘結(jié)劑中的Cl因溫度升高溫析出來(lái)的。如氯丁膠系列的粘接劑、壓縮石棉(含有CaCl2)，往往在水與蒸汽工況條件下。析出的富集氯離子與H+形成HCI，使槽底縫隙處發(fā)生嚴(yán)重的應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂。圖例板式換熱器設(shè)備其他問(wèn)題 (1)對(duì)于不銹鋼板式換熱器不能使用鹽酸(HCl)或鹽酸類的清洗劑和清洗粉末

7、進(jìn)行化學(xué)清洗這是由于未充分溶解垢渣(含有殘存氯)在多縫隙的結(jié)構(gòu)中是很難沖洗干凈的，堿中和也不可能充分進(jìn)行?？刹捎孟跛峒泳彌_荊或硝酸類的清洗劑、清洗粉進(jìn)行清洗，適當(dāng)加溫可提高清洗效率。 (2)安裝設(shè)備配管時(shí)，應(yīng)避免焊線措在設(shè)備。而應(yīng)搭在配管的管道上，以防止焊線電流使板片內(nèi)觸點(diǎn)處被擊穿。 (3)蒸汽的過(guò)熱度對(duì)橡膠墊片使用壽命影響很大，正常應(yīng)用在1500 一180飽和蒸氣橡膠壓墊片。其使用期為35年或更長(zhǎng)。而用130 左右的過(guò)熱蒸汽中壽命僅為幾個(gè)月。這是因?yàn)轱柡驼魵饪稍趬|片表面生成一層水膜在高溫下對(duì)墊片起有效的保護(hù)作用。岡此使用蒸汽不僅要注意它的溫度是否適用于墊片。過(guò)熱度也是不可忽視的重要因素。板式換熱器發(fā)展趨勢(shì)1、強(qiáng)化傳熱性能，如促進(jìn)高熱阻側(cè)流體湍動(dòng)，連續(xù)提供增強(qiáng)熱傳遞的激勵(lì)增大高熱阻側(cè)的傳熱面積、增強(qiáng)原有表面的熱性性能、用熱管作為傳熱元件制成換熱器強(qiáng)化傳熱等措施；2、增大流體處理量，擴(kuò)大使用范圍；3、研制大型板片，發(fā)展大型板式換熱器；4、研制新型的適用于腐蝕介質(zhì)板片、墊片材料和涂(鍍)層，并且以提高工作溫度和壓