1、會計學1板式板式(bnsh)換熱器換熱器 第一頁，共24頁。11. 板式換熱器的研究背景和發展2. 板式換熱器的結構(jigu)和原理3. 板式換熱器的優缺點及應用(yngyng)4. 板式換熱器的計算主要(zhyo)內容第1頁/共23頁第二頁，共24頁。2 板式(bnsh)熱交換器是近幾十年來得到發展和廣泛應用的一種新型高效、緊湊的熱交換器。它由一系列互相平行、具有(jyu)波紋表面的薄金屬板相疊而成，比螺旋板式熱交換器更為緊湊，傳熱性能更好。 應用面很廣，適宜用于醫藥、食品(shpn)、制酒、飲料合成纖維、造船、化工等工業，并且隨著板型、結構上的改進，正在進一步擴大它的應用領域。 國內的生

2、產廠家有蘭州石油機械研究所板式換熱器廠、天津 太平洋板式換熱器有限公司。我國在板式熱交換器的設計與制造上也已達到較高的水平。 國外著名的生產廠家有瑞典AFLA-LAVAI公司、英國APV 公司、日本日阪制作所等。1. 板式換熱器的研究背景和發展第2頁/共23頁第三頁，共24頁。3板式換熱器按構造分為可拆卸（密封墊式）、釬焊式兩類，以可拆卸式的應用為最廣。它們的工作(gngzu)原理基本相同。可拆卸板式換熱器由三個主要部件：傳熱板片、密封墊片、壓緊裝置及其他一些部件等組成。2. 板式(bnsh)換熱器結構和原理3第3頁/共23頁第四頁，共24頁。42. 板式換熱器結構(jigu)和原理 在固定(

3、gdng)壓緊板上，交替地安放一張板片和一個墊片(din pin)，然后安放活動壓緊板，旋緊壓緊螺栓即構成板式換熱器。 各傳熱板片按一定的順序相疊即形成板片間的流道，冷、熱流體在板片兩側各自的流道內流動，通過傳熱板片進行熱交換。第4頁/共23頁第五頁，共24頁。52. 板式(bnsh)換熱器結構和原理傳熱(chun r)板片 板片以人字形波紋(bwn)板和水平平直波紋(bwn)板為應用最廣。 傳熱板片是板式熱交換器的關鍵件。它的設計主要考慮兩方面因素: (1) 使流體在低速下發生強烈湍流，以強化傳熱；(2) 提高板片剛度，能耐較高的壓力。不銹鋼不銹鋼SUSUS304/316/316L/310S

4、/904/310S/904凈水、河水、食用油、礦物質凈水、河水、食用油、礦物質SM0254稀硫酸、無機水溶液稀硫酸、無機水溶液鈦及鈦鈀鈦及鈦鈀合金合金海水、鹽水、鹽化海水、鹽水、鹽化鎳鎳Ni200Ni200高溫、高濃度苛性鈉高溫、高濃度苛性鈉哈氏合金哈氏合金C276/D205/B2GC276/D205/B2G濃硫酸、鹽酸、磷酸濃硫酸、鹽酸、磷酸鉬鉬Mo254Mo254稀硫酸、無機水溶液稀硫酸、無機水溶液石墨石墨鹽酸、中濃度硫酸、磷酸、氟鹽酸、中濃度硫酸、磷酸、氟酸酸 板片材料板片材料第5頁/共23頁第六頁，共24頁。62. 板式(bnsh)換熱器結構和原理傳熱(chun r)板片第6頁/共23

5、頁第七頁，共24頁。72. 板式(bnsh)換熱器結構和原理密封墊片安裝于密封槽中，防止流體的外漏和兩流體之間內漏，運行中承受壓力和溫度，而且受著工作流體的侵蝕，在多次拆裝后還應具有良好(lingho)的彈性。為了能及時發現內漏，在密封墊片上開有凹槽（信號孔），出現泄漏，流體將首先由此泄出。墊片墊片(din pin)材質材質材質材質適用流體適用流體適用最高溫度適用最高溫度丁腈橡膠丁腈橡膠水、海水、礦物質、鹽水水、海水、礦物質、鹽水110-140丁苯橡膠丁苯橡膠一般非油介質一般非油介質180丁基橡膠丁基橡膠有機酸、無機酸、濃堿液有機酸、無機酸、濃堿液140三元乙丙三元乙丙橡橡膠膠熱水、蒸汽、酸、

6、堿熱水、蒸汽、酸、堿150-170氟橡膠氟橡膠高溫水、酸、堿、有機溶高溫水、酸、堿、有機溶劑劑180氯丁橡膠氯丁橡膠酸、堿、礦物質、潤滑油酸、堿、礦物質、潤滑油130硅橡膠硅橡膠食品、油、脂肪、酒精食品、油、脂肪、酒精180-220石棉石棉常見流體常見流體250-260 7第7頁/共23頁第八頁，共24頁。82. 板式(bnsh)換熱器結構和原理 壓緊裝置(zhungzh)它包括固定(gdng)與活動的壓緊板、壓緊螺栓。它用于將墊片壓緊，產生足夠密封力，使得熱交換器在工作時不發生泄漏，通過旋緊螺栓來產生壓緊力。 框架形式板式熱交換器有多種框架形式：雙支撐框架式、懸臂式、帶中間隔板雙支撐框架式等

7、。 雙支撐框架式雙支撐框架式 懸臂式懸臂式 帶中間隔板雙撐框架式帶中間隔板雙撐框架式 第8頁/共23頁第九頁，共24頁。92. 板式(bnsh)換熱器結構和原理 流程(lichng)組合 為了滿足(mnz)傳熱和壓力降的要求，對于板式熱交換器可進行多 種方式的流程和流道數的配置。 流程： 在相同的流體相同流動方向的一組平行流動通道 流道：相鄰的兩個板組成的間隙內的介質流動通道。 流體的流動可以是串聯、并聯（這時形成純逆流）和混聯（一種流體為并聯，而另一種流體為串聯）。 流程可以是單流程或多流程，兩流體的流程數可以相等或不相等。 第9頁/共23頁第十頁，共24頁。102. 板式換熱器結構(jig

8、u)和原理第10頁/共23頁第十一頁，共24頁。3.板式換熱器的優缺點和應用板式換熱器的優缺點和應用板式換熱器的優點板式換熱器的優點1.傳熱系數高傳熱系數高 不存在旁路，板片相互顛倒，流體在流經相鄰兩板間不存在旁路，板片相互顛倒，流體在流經相鄰兩板間的通道時形成復雜三維旋轉流動，能使流體以較低的雷諾數在板片的通道時形成復雜三維旋轉流動，能使流體以較低的雷諾數在板片中形成急劇湍流，熱傳導快，傳熱系數高中形成急劇湍流，熱傳導快，傳熱系數高2.修正系數大，冷、熱流體流動平行于表面，沒有旁路，冷、熱流修正系數大，冷、熱流體流動平行于表面，沒有旁路，冷、熱流體之間的溫度非常接近，溫差極小，對數平均溫差大

9、，末端溫差小體之間的溫度非常接近，溫差極小，對數平均溫差大，末端溫差小3.結構緊湊，占地面積小，重量輕結構緊湊，占地面積小，重量輕 4.容易改變換熱面積和流程，適應性強方便地增加或減少幾板，就容易改變換熱面積和流程，適應性強方便地增加或減少幾板，就可以實現增大或減小傳熱面積的目的；改變板片的布置，可以變化可以實現增大或減小傳熱面積的目的；改變板片的布置，可以變化流程組合，適合于新的換熱條件流程組合，適合于新的換熱條件(tiojin)5.內部充分湍流，所以易于擴散，不易結垢；只要螺栓松動，可以內部充分湍流，所以易于擴散，不易結垢；只要螺栓松動，可以輕松地打開并取出板片，清洗或更換板片，易清潔，易

10、維護，安輕松地打開并取出板片，清洗或更換板片，易清潔，易維護，安全全6.板式換熱器只有板片外面和墊片暴露在大氣中，熱量損失小，通板式換熱器只有板片外面和墊片暴露在大氣中，熱量損失小，通常在常在1左右左右板式換熱器的缺點板式換熱器的缺點1.容量較小，是管殼式換熱器的容量較小，是管殼式換熱器的10%20%。2.工作壓力，溫度不宜過大，有可能泄露工作壓力，溫度不宜過大，有可能泄露3.單位長度的壓力損失大單位長度的壓力損失大 傳熱面間的間隙較小，傳熱面上有凹凸狀傳熱面間的間隙較小，傳熱面上有凹凸狀波紋，因此壓力損失大。波紋，因此壓力損失大。 4.易堵塞易堵塞 板片間通道很窄，一般只有板片間通道很窄，一

11、般只有25mm，當換熱介質中含有較，當換熱介質中含有較大的固體顆粒或纖維質，就容易堵塞板間通道大的固體顆粒或纖維質，就容易堵塞板間通道 11 第11頁/共23頁第十二頁，共24頁。板式換熱器的應用板式換熱器的應用(yngyng)化學工業，食品工業，冶金工業，石油工業，礦山，電廠，核化學工業，食品工業，冶金工業，石油工業，礦山，電廠，核電廠，海上石油平臺，機械工業，生活污水處理，醫藥，化工，電廠，海上石油平臺，機械工業，生活污水處理，醫藥，化工，造紙，紡織，船舶，供熱等領域，可加熱，冷卻，蒸發，濃縮，造紙，紡織，船舶，供熱等領域，可加熱，冷卻，蒸發，濃縮，殺菌，熱回收等。殺菌，熱回收等。 12

12、3.3.板式板式(bnsh)(bnsh)換熱器的優缺換熱器的優缺點及應用點及應用第12頁/共23頁第十三頁，共24頁。板式換熱器類型的選擇 板式換熱器種類較多，每種都有相適應的工況，工程設計中應首先對此作選擇。 溫度在200以上，壓力大于2Mpa，可以選擇釬焊式板式換熱器 對于拆卸比較頻繁的，可選用可拆式換熱器選擇板片 主要考慮需要達到的換熱效果以及壓降要求： 若承壓要求在1.2Mpa以上，大多數情況(qngkung)下選擇人字形波紋 若壓降要求較小而對換熱效果要求不高，可選用平直形波紋 對于壓降與換熱效果都有一定要求的工況，還可以選擇熱混合板片流程組合的選擇 板型對稱、冷熱介質流量相當的情況

13、(qngkung)，宜采用等程布置，使介質流向為全逆流； 兩側流量相差較大時，流量小的一側應采用多程布置，以提高流速，增強換熱效果； 一般情況(qngkung)下，在選擇流程時，盡可能采用單程(全并聯)，使設備在使用時拆卸維修都比較方便。若要采用多流程，各流程中通常安排相同的流道數。 流道數的確定受板間流速的影響，而板間流速的選取有一定的范圍，同時還受到允許壓降的制約。當板間流速一定時，流道數的多少取決于流量的大小 134.板式(bnsh)換熱器的計算第13頁/共23頁第十四頁，共24頁。單板面積的選擇(xunz) 選擇(xunz)合理的單片面積，能夠避免總板片數過多或過少。板片過多會使設備占

14、地面太大；過少，可能(knng)會使流程數增多，壓降增大；同時單片面積的大小在一定程度上還與角孔大小有關。板間流速的選擇 在通常情況下，板間流速選取范圍(fnwi)在0.2 1.0 m/s，在壓降容許的情況下取大值，以獲得更好的換熱效果，從而減小換熱面積。4.板式換熱器的計算換熱器采用等程布置，介質的流向能夠實現全逆流，獲得最大的平均溫差；當兩側不等程時。逆流和順流會交替出現。流向的選擇14第14頁/共23頁第十五頁，共24頁。 根據介質的物理、化學特性進行選擇，主要考慮溫度(wnd)和腐蝕情況。 板片的原材料厚度為0.60.8mm，壓制成波紋板后允許有25%的減薄量，于是最薄處為0.450.

15、6mm，因此選用耐腐蝕的材料。 密封墊片材料的選擇 密封墊既要耐溫又要耐腐蝕，硬度一般應在6590邵氏硬度，壓縮永久變形量不大于10%，抗拉強度8MPa，延伸率200%板片材料板片材料(cilio)的選擇的選擇4.板式(bnsh)換熱器的計算15第15頁/共23頁第十六頁，共24頁。4.板式(bnsh)換熱器的計算對數平均溫差法（LMTD）計算過程 （1）已知冷水的流量190t/h，冷熱水的進出口溫度95/55,10/50。 （2）查冷、熱側的密度、比熱容Cp、導熱系數、運動粘度普朗特數Pr （3）求換熱量Q 式中： G 質量流量，kg/s； 下標 1、2 熱、冷介質 下標 、 進、出口(ch

16、 ku)位置（4）求熱側的流量 162222()pQG Ctt111(-)QGCtt第16頁/共23頁第十七頁，共24頁。 （6）選擇板式換熱器型號（主要是單片面積及形式） （7）假設(jish)該型號換熱器的流程組合，即假定流程數m,流道數n 17 tmax t1 t2tmin t1 t24.板式換熱器的計算 （5）計算對數平均溫差tm ，修正(xizhng)系數 取值m axm inm axm inlnlmttttt 單通流道截面積單通流道截面積f fd d 0.000161161m2板片厚度板片厚度 0.7mmmm波紋深度波紋深度 3.8 8mm單片換熱面積單片換熱面積 F Fd d 0

17、.502m m2 2板片尺寸板片尺寸m485mm板片平均間隙板片平均間隙b 3.8mmmm板片當量直徑板片當量直徑d de e 7.6mmmm第17頁/共23頁第十八頁，共24頁。18Gn fW式中：n單程中并聯通道(tngdo)數；f 板片通道(tngdo)截面積，m2； （9）計算冷熱介質的Re 和 Nu （10）計算冷、熱介質的對流傳熱系數Nude 3.板式換熱器的計算(j sun) （8）計算(j sun)冷、熱介質的板間流速W0.6651u=0.2517RePr0.30.4mNmm熱；冷R e =eWd第18頁/共23頁第十九頁，共24頁。 （12）計算(j

18、 sun)換熱面積 FF QK tm 將理論值F，與預計值Fm相比較(bjio)，通常認為兩者誤差值在5%以內時，計算結果正確 194.板式換熱器的計算(j sun)（11）計算(j sun)總換熱系數 K1212111/()pKr r 1122(1)mdFFm n m n 第19頁/共23頁第二十頁，共24頁。204.板式(bnsh)換熱器的計算（13）計算(j sun)冷、熱介質的歐拉數Eu（14）計算(j sun)壓降P計算(j sun)出的壓降值應小于0.5Mpa這主要考慮在角孔處以及流向改變時產生壓降若實際壓降超過允許值時，應改變板型或者流程組合，重新進行傳熱及壓降計算。0.0581351.42ReEu第20頁/共23頁第二十一頁，共24頁。 根據換熱介質種類和設計溫度和壓力等，框架選擇雙支撐框架；根據換熱介質種類和設計溫度和壓力等，框架選擇雙支撐框架；板片選用蘭州石油機械研究所板片選用蘭州石油機械研究所BR05ABR05A型板片，波紋為雙人字型，材料為型板片，波紋為雙