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板式換熱器相關知識

作者:換熱設備 | 發布時間:2019-08-23
  板式換熱器是由一係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,通過板片進行熱量交換。板式換熱器是液—液、液—汽進行熱交換的理想設備。它具有換熱效率高、熱損失小、結構緊湊輕巧、占地麵積小、安裝清洗方便、應用廣泛、使用壽命長等特點。

板式換熱器基本結構及運行原理
  板式換熱器的型式主要有框架式(可拆卸式)和釺焊式兩大類,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。
主要結構
⒈板式換熱器板片和板式換熱器密封墊片
⒉固定壓緊板
⒊活動壓緊板
⒋夾緊螺栓
⒌上導杆
⒍下導杆
⒎後立柱
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。
整機由真空釺焊而成。相鄰的通道分別流動兩種介質。相鄰通道之間的板片壓製成波紋。型式,以強化兩種介質的熱交換。在製冷用釺焊式板式換熱器中,水流道總是比製冷劑流道多一個。


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,而Q2和Q4容納另一種介質。
所有都是螺杆和螺栓結構,便於現場拆卸和修複。

運行原理
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,構造包括墊片、壓緊板(活動端板、固定端板)和框架(上、下導杆,前支柱)組成,板片之間由密封墊片進行密封並導流,分隔出冷/熱兩個流體通道,冷/熱換熱介質分別在各自通道流過,與相隔的板片進行熱量交換,以達到用戶所需溫度。
每塊板片四角都有開孔,組裝成板束後形成流體的分配管和匯集管,冷/熱介質熱量交換後,從各自的匯集管回流後循環利用。

換熱原理:間壁式傳熱。
單流程結構:隻有2塊板片不傳熱-頭尾板。

雙流程結構:每一個流程有3塊板片不傳熱。

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,並根據特殊的工況定身量做和選型。
理論上,一台換熱器可以混用不同類型的流道,如H型之後是M型。
但對於有相變的情況,這會導致第 一個H流道和後麵一個M流道之間介質的分配失調,因此,在各類製冷用BPHE中不予采用。


板片波紋的主要作用:使得流體紊流,強化傳熱相鄰板片的波紋形成接觸抗點,提高耐壓性能。

注:巧克力分布去:使流體均勻流過整個板片,在 A 和B處的壓力降相同,使在這裏的壓力損失小,把壓力降用於有效的傳熱,允許平行流AlfaLaval 創造發明創造,現已被廣泛應用。如下圖。

平行流與對角流:

平行流的優勢:一塊板片 & 一條密封墊,同一的板片在板片組裏,旋轉180º可以用於二邊通道備件損耗小。完全滿足對角流所有的功能,較高的設計壓力或使用較薄的板片沒有交叉出管口。

關於板片材質
不鏽鋼指耐空氣、蒸汽、水等弱腐蝕介質和酸、堿、鹽等化學浸蝕性介質的鋼,又稱不鏽耐酸鋼。實際應用中,常將耐弱腐蝕介質的鋼稱為不鏽鋼,而將耐化學介質的鋼稱為耐酸鋼。兩者在化學成分上存在一定差異,前者不一定耐化學介質腐蝕,而後者則一般均具有不鏽性。不鏽鋼的耐蝕性取決於鋼中所含的合金元素。
耐腐蝕機理鉻是不鏽鋼獲得耐蝕性的基本元素,當鋼中含鉻量達到12%左右時,鉻就與腐蝕介質中的氧作用,在鋼表麵形成一層很薄的氧化膜( 自鈍化膜Cr2O3),極難溶於水,可進一步阻止氧與鐵腐蝕。同理,破壞鈍化膜Cr2O3 就意味著破壞其抗氧腐蝕能力。
另外腐蝕介質中的鹵族元素(像水中常見的氯離子)在一定條件下也能替換掉Cr,所以不鏽鋼在一定條件下也會生鏽,在含酸、堿、鹽的介質中也會被腐蝕,。因此不鏽鋼抗腐蝕能力的大小是隨其鋼質本身化學組成、加互狀態, 使用條件及環境介質類型而改變的。不鏽鋼在水中腐蝕主要是由於水中氯離子引起的。
不鏽鋼中其餘添加元素也均發揮不同作用。像Mo會在一定程度上抵消氯離子引起的腐蝕,但是也有一個適用範圍。
常用不鏽鋼:304,316屬於奧氏體不鏽鋼,其牌號為國外叫法的簡寫(一般均為進口),為300係列。美國牌號是美國鋼鐵協
會AISI標準,日本是日本工業協會標準SUS。中國主要用成分表示,見下表。


304、304L、316、316L的成分區別。L的含義是Low,表示更低含量的碳。帶L的焊接性能好,數字一樣的話,成分除碳以外其餘成分無大區別。又由於316與316L價格差別不大,故直接選用316L。從成分表中可以看出304與316區別為Mo(鉬)含量不同,所以316抗氯離子濃度能力要比304強。也是尊龍ag旗艦廳選用304還是316的主要依據。兩種材質在耐受的氯離子濃度見下頁表格,板材的補充說明:


板片常用材料的特點和使用條件補充
評價材料耐蝕性好壞的指標是“耐局部腐蝕當量PRE”值越大則耐腐蝕性越好。主要是Cr、MO、Ni的含量決定。
1)304不鏽鋼:使用於有機和無機介質中,濃度<30% 溫度<=100/濃度﹥30% 溫度﹤50的硝酸溫度﹤100的各種濃度的碳酸、氨水和醇類。304L的材料基本和304材料一樣,可焊接性更好,可以用作焊接式換熱器。
2)316L天然冷卻水、冷卻塔水、軟化水、碳酸,濃度小於50%的醋酸和苛性鈉溶液,醇類和丙酮等溶劑,溫度小於100度的稀硝酸(﹤20%)稀磷酸(﹤30%),但不適於硫酸。316和它基本一樣。
3)317適合比316L使用條件更多的情況。
4)AISI904L和SUS890L 性價比高,比以上材料都要好。特別適合一般的硫酸,磷酸和鹵化物。
5)SMO 254高 級不鏽鋼,提高了MO 含量,是對316進行改良的超級不鏽鋼。具有優良的耐氯化物和縫隙腐蝕的性能。適用於含鹽水,無機酸。
6)SMO654比254更好的材料,可用於冷的海水。
7)RS-2(0Cr20Ni26Mo3Cu3Si2Nb)不鏽鋼,這是國產的相當於316,耐應力腐蝕更好,可用於80度以上的濃硫酸。(濃度90%---98%)
備注:具體可見下表:

關於板式換熱器墊片
墊片作為換熱器板片間的密封元件,是為了防止板片泄漏的。墊片的質量好壞直觀地影響換熱器的質量和形象。在暖通行業,墊片主要為橡膠製品,受溫度、介質影響大,因此在製作過程中受配方、組分的均勻度、硫化定型的條件影響很大。

墊片的要求:(以下建議不針對任何品牌及暖通南社不持立場)
1、配方科學,必須具有抗老化、抗撕裂、高回彈的特性(降低彈性引起的反作用力,板片不易變形)。
2、密封接觸麵尺寸精確,報警信號孔靈敏。
3、免粘接結構,拆裝方便。
墊片的品牌:國內用戶認可的膠條生產廠家:如
1、國內品牌:武漢派克(北京市場很認)、西安聯誼、江蘇啟東等。
2、國外品牌:美國杜邦等。
墊片的定位形式:
1、粘合式墊片
2、免粘接墊片:掛式、卡式
墊片的選型:
1、介質的溫度,見下表:

2、介質的腐蝕性
板式換熱器在暖通空調領域的應用
區域供熱係統



熱電聯產係統

地熱水供暖係統


即熱式生活熱水係統

即熱式特點
可保證用戶隨時隨地均有熱水供應,係統緊湊,無需儲罐,需要較大的鍋爐容量需要較大的熱交換器。
半即熱式生活熱水係統


半即熱式特點
需要較小的鍋爐容量,需要較小的熱交換器,儲罐內易生長細菌,需要額外的地方安放儲罐。
遊泳池恒溫保持係統

太陽能熱水係統

供冷空調係統

冷凝器側應用:
1 冷卻塔水冷卻凝結水
2 海水、河水或井水冷卻凝結水
3 乙二醇冷卻凝結水
4 短路冷凍機組係統
5 地下水冷/熱源係統
6 熱回收係統
冷凝水側熱交換器可以起到以下作用:
保護冷凝器免受汙染、結垢和腐蝕
代替冷凝器承受冷卻水側壓力
能夠在季節許可時不運行冷凍機組
能夠實現熱回收
節省昂貴的添加劑


關鍵詞:板式換熱器
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