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如何提高換熱器效率?90%的人都不知道的方法!

所屬分類:行業(yè)資訊    發(fā)布時間: 2024-08-13    作者:
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近年來,板式換熱器技術(shù)日益成熟,其傳熱效率高,體積小,重量輕,污垢系數(shù)低,拆卸方便,板片品種多,適用范圍廣,在供熱行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。板式換熱器按組裝方式不同分為可拆式、焊接式、釬焊式、板殼式等。由于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,適用于水一水傳熱。

提高板式換熱器的效能是一個綜合經(jīng)濟效益問題,應(yīng)通過技術(shù)經(jīng)濟比較后確定。提高換熱器的傳熱效率和降低換熱器的阻力應(yīng)同時考慮,而且應(yīng)合理選用板片材質(zhì)和橡膠密封墊材質(zhì)及安裝方法,延長設(shè)備使用壽命。

1、提高傳熱效率

板式換熱器是間壁傳熱式換熱器,冷熱流體通過換熱器板片傳熱,流體與板片直接接觸,傳熱方式為熱傳導(dǎo)和對流傳熱。提高板式換熱器傳熱效率的關(guān)鍵是提高傳熱系數(shù)和對數(shù)平均溫差。

(1)提高換熱器傳熱系數(shù)

只有同時提高板片冷熱兩側(cè)的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù),減小污垢層熱阻,選用熱導(dǎo)率高的板片,減小板片的厚度,才能有效提高換熱器的傳熱系數(shù)。

a.提高板片的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)

由于板式換熱器的波紋能使流體在較小的流速下產(chǎn)生湍流,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)的流動狀態(tài)有關(guān)。板片的波形包括人字形、平直形、球形等。經(jīng)過多年的研究和實驗發(fā)現(xiàn),波紋斷面形狀為三角形的人字形板片具有較高的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù),且波紋的夾角越大,板間流道內(nèi)介質(zhì)流速越高,表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)越大。

b.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 1mm時,傳熱系數(shù)降低約 10%。因此,必須注意監(jiān)測換熱器冷熱兩側(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。有些供熱單位為防止盜水及鋼件腐蝕,在供熱介質(zhì)中添加藥劑,因此必須注意水質(zhì)和黏劑引起雜物沾污換熱器板片。如果水中有黏性雜物,應(yīng)采用專用過濾器進行處理。選用藥劑時,宜選擇無黏性的藥劑。

c.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) ,強度高,沖壓性能好,不易被氧化,價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。

d.減小板片厚度

板片的設(shè)計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,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,板片角及邊緣密封結(jié)構(gòu)已逐步..,使換熱器具有很好的承壓能力。國產(chǎn)可拆式板式換熱器..承壓能力已達到了 2.5 MPa。板片厚度對傳熱系數(shù)影響很大,厚度減小 0.1mm,對稱型板式換熱器的總傳熱系數(shù)約增加 600W/(m ?K),非對稱型約增加 500 W/(m ?K) 。在滿足換熱器承壓能力的前提下,應(yīng)盡量選用較小的板片厚度。

(2)提高對數(shù)平均溫差

板式換熱器流型有逆流、順流和混合流型 (既有逆流又有順流 )。在相同工況下,逆流時對數(shù)平均溫差..,順流時..小,混合流型介于二者之問。提高換熱器對數(shù)平均溫差的方法為盡可能采用逆流或接近逆流的混合流型,盡可能提高熱側(cè)流體的溫度,降低冷側(cè)流體的溫度。

(3)進出口管位置的確定

對于單流程布置的板式換熱器,為檢修方便,流體進出口管應(yīng)盡可能布置在換熱器固定端板一側(cè)。介質(zhì)的溫差越大,流體的自然對流越強,形成的滯留帶的影響越明顯,因此介質(zhì)進出口位置應(yīng)按熱流體上進下出,冷流體下進上出布置,以減小滯留帶的影響,提高傳熱效率。

2、降低換熱器阻力的方法

提高板間流道內(nèi)介質(zhì)的平均流速,可提高傳熱系數(shù),減小換熱器面積。但提高流速,將加大換熱器的阻力,提高循環(huán)泵的耗電量和設(shè)備造價。循環(huán)泵的功耗與介質(zhì)流速的 3次方成正比,通過提高流速獲得稍高的傳熱系數(shù)不經(jīng)濟。當(dāng)冷熱介質(zhì)流量比較大時,可采用以下方法降低換熱器的阻力,并..有較高的傳熱系數(shù)。

(1)采用熱混合板

熱混合板的板片兩面波紋幾何結(jié)構(gòu)相同,板片按人字形波紋的夾角分為硬板 (H)和軟板 (L),夾角 (一般為 120度左右 )大于 90度為硬板,夾角 (一般為 70度左右 )小于 90度為軟板。熱混合板硬板的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)高,流體阻力大,軟板則相反。硬板和軟板進行組合,可組成高 (HH)、中 (HL)、低 (LL)3種特性的流道,滿足不同工況的需求。

冷熱介質(zhì)流量比較大時,采用熱混合板比采用對稱型單流程的換熱器可減少板片面積。熱混合板冷熱兩側(cè)的角孔直徑通常相等,冷熱介質(zhì)流量比過大時,冷介質(zhì)一側(cè)的角孑 L壓力損失很大。另外,熱混合板設(shè)計技術(shù)難以實現(xiàn)..匹配,往往導(dǎo)致節(jié)省板片面積有限。因此,冷熱介質(zhì)流量比過大時不宜采用熱混合板。

(2)采用非對稱型板式換熱器

對稱型板式換熱器由板片兩面波紋幾何結(jié)構(gòu)相同的板片組成,形成冷熱流道流通截面積相等的板式換熱器。非對稱型 (不等截面積型 )板式換熱器根據(jù)冷熱流體的傳熱特性和壓力降要求,改變板片兩面波形幾何結(jié)構(gòu),形成冷熱流道流通截面積不等的板式換熱器,寬流道一側(cè)的角孑 L直徑較大。非對稱型板式換熱器的傳熱系數(shù)下降微小,且壓力降大幅減小。冷熱介質(zhì)流量比較大時,采用非對稱型單流程比采用對稱型單流程的換熱器可減少板片面積 15% ~ 30% 。

(3)采用多流程組合

當(dāng)冷熱介質(zhì)流量較大時,可以采用多流程組合布置,小流量一側(cè)采用較多的流程,以提高流速,獲得較高的傳熱系數(shù)。大流量一側(cè)采用較少的流程,以降低換熱器阻力。多流程組合出現(xiàn)混合流型,平均傳熱溫差稍低。采用多流程組合的板式換熱器的固定端板和活動端板均有接管,檢修時工作量大。

(4)設(shè)換熱器旁通管

當(dāng)冷熱介質(zhì)流量比較大時,可在大流量一側(cè)換熱器進出口之間設(shè)旁通管,減少進入換熱器流量,降低阻力。為便于調(diào)節(jié),在旁通管上應(yīng)安裝調(diào)節(jié)閥。該方式應(yīng)采用逆流布置,使冷介質(zhì)出換熱器的溫度較高,..換熱器出口合流后的冷介質(zhì)溫度能達到設(shè)計要求。設(shè)換熱器旁通管可..換熱器有較高的傳熱系數(shù),降低換熱器阻力,但調(diào)節(jié)略繁。

(5)板式換熱器形式的選擇

換熱器板間流道內(nèi)介質(zhì)平均流速以0.3~0.6m/s為宜,阻力以不大于100kPa為宜。采用對稱型或非對稱型、單流程或多流程板式換熱器,均可設(shè)置換熱器旁通管,但應(yīng)經(jīng)詳細的熱力計算。

3、橡膠密封墊材質(zhì)及安裝方式

(1)材質(zhì)的選擇

水一水換熱器中,冷熱介質(zhì)對橡膠密封墊均無腐蝕性。選用橡膠密封墊材質(zhì)的關(guān)鍵是耐溫和密封性能,橡膠密封墊材質(zhì)可按文獻選用。

(2)安裝方式的選擇

橡膠密封墊常用安裝方式為粘接式、卡扣式。粘接式是在換熱器組裝時,將橡膠密封墊用膠水粘接在板片密封槽內(nèi)??凼绞窃趽Q熱器組裝時,利用橡膠密封墊和板片邊緣的卡扣結(jié)構(gòu),將橡膠密封墊固定在板片密封槽內(nèi)。由于卡扣式安裝工作量很小,換熱器拆卸時橡膠密封墊損壞率低,而且不存在膠水中可能含有的氯離子造成對板片的腐蝕,因此使用較多。

4、合理選用板片材質(zhì)

不銹鋼板片可能產(chǎn)生腐蝕失效的現(xiàn)象,有點蝕、縫隙腐蝕、應(yīng)力腐蝕、晶間腐蝕、均勻腐蝕等,應(yīng)力腐蝕的發(fā)生率較高。


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