板式换热器原理(精)

压力降
• 压力降直接影响到板式换热器的大小，如果有较大的允许 压力降，则可能减少换热器的成本，但会损失泵的功率， 增加运行费用。一般情况下，在水水换热情况下，允许压 力降一般在20-100KPa是可以解接受的。
总传热量的计算方法
• 热流量衡算式反映两流体在换热过程中温度变化的相互关系，在换热 器保温良好，无热损失的情况下，对于稳态传热过程，其热流量衡算关 系为： （热流体放出的热流量）=（冷流体吸收的热流量） 在进行热衡算时，对有、无相变化的传热过程其表达式又有所区别。 （1） 无相变化传热过程
板片存在的几种腐蚀类型
• • • • • • • • • • • • • 目前板式换热器板片通常采用奥氏体不锈钢、钛及钛合金、镍及镍合金 等材料制造，对于这些材料的板式换热器存在的腐蚀类型有： a 全面腐蚀破裂 b点蚀 c 缝隙腐蚀
d晶间腐蚀
e应力腐蚀破裂 f 腐蚀疲劳 g氢损伤 。 h 选择性腐蚀
• 并流时：
总传热系数
• 总传热系数是用来衡量换热器传热阻力的一个参数。传热 阻力主要是由传热板片材料和厚度、污垢和流体本身等因 素构成。单位：W/m2.℃ 或kcal/h.m2.℃. • 总的传热系数用下式计算：
• 其中： k=总传热系数(W/m2.℃) α1 = 一次测的对流换热系数(W/m2.℃) α2 = 二次测的对流换热系数(W/m2.℃) δ=传热板片的厚度(m) λ=板片的导热系数 (W/m.℃) R1、R2分别是两侧的污垢系数 (m2.℃/W)
式中 Q----冷流体吸收或热流体放出的热流量，W； mh,mc-----热、冷流体的质量流量，kg/s； Cph,Cpc------热、冷流体的比定压热容，kJ/(kg· K)； T1,t1 ------热、冷流体的进口温度，K； T2,t2------热、冷流体的出口温度，K。
（2）有相变化传热过程
板式换热器基本原理
上海艾克森新技术有限公司
概述
• 板式换热器悬挂式结构由波纹板片、密封垫、固定压 紧板、中间板、活动压紧板、支架、上下定位导杆、 压紧螺栓等主要零件组成。板上有四个角孔，供传热 的两种液体通过，传热板片安装在一个侧面有固定板 和活动板的框架内，用夹紧螺栓夹紧。相邻板片具有 反方向的波纹沟槽，沟槽的交叉点相互支撑形成接触 点，介质流动时形成湍流，从而获得很高的传热效 率。 密封垫片粘在板片上密封流道。
必须的五个板式换热器选型参数：
• • • • • 总传热量(单位:kW) 一次侧、二次侧的进出口温度 一次侧、二次侧的允许压力降 最高工作温度 最大工作压力
• 如果已知传热介质的流量，比热容以及进出口的温度差，总传热 量即可计算得出。
传热速率方程
• 解决传热问题，都需要从总的传热速率方程出发，即：
不锈钢板片的腐蚀
• 使Cr-Ni奥氏体不锈钢产生晶间腐蚀的介质很多，一般在含 无机酸、有机酸、强酸弱碱盐类、尿素甲铵液等酸性介质 中都有可能发生奥氏体不锈钢晶间腐蚀。 • 非敏化态晶间腐蚀主要出现在含Cr6+的HNO3或浓HNO3介质 中 • 不锈钢的应力腐蚀是不锈钢局部腐蚀破坏中最常见，危害 最大的一种 。导致各类不锈钢应力腐蚀的最常见介质是含 有Cl-和氧的大气和工业水，海水等。
• 两物流在换热过程中，其中பைடு நூலகம்侧物流发生相变化，如蒸汽冷凝或 液体沸腾，其热流量衡算式为： 一侧有相变化
• 两侧物流均发生相变化 ，如一侧冷凝另一侧沸腾的传热过程
式中 r,r1,r2--------物流相变热，J/kg； D,D1,D2--------相变物流量，kg/s。 对于过冷或过热物流发生相变时的热流量衡算，则应按以上 方法分段进行加和计算。
• 式中：Q--冷流体吸收或热流体放出的热流量，W； K--传热系数， A--传热面积，； --平均传热温差，℃。 • 从上式可以看出，要想知道换热器的传热面积，只要知 道总换热量，平均对数温差和传热系数就可以得出换热面 积。
对数平均温差(LMTD)
• 对数平均温差是换热器传热的动力，对数平均温差的大 小直接关系到换热器传热难易程度.在某些特殊情况下无法 计算对数平均温差,此时用算术平均温差代替对数平均温差， 介质在逆流情况和在并流情况下的对数平均温差的计算方 式是不同的。 • 逆流时：
• 板片和压紧板悬挂在上导杆上并由上下导杆定位，而上下 导杆则固定在支柱上。如果其中一种流体或两种流体在换 热器内不是单一流程而需要多板程，则接口位置会根据流 程数来决定开在固定板和（或）活动板上
板式换热器传热机理
• 板式换热器传热机理是根据热力学定律： “热量总是由高 温物体自发地传向低温物体 , 两种流体存在温度差 , 就 必然有热量进行传递 ”。在换热器设计中，板片按一定的 间隔通过橡胶垫片压紧组成通道，两种存在温度差的流体 在受迫对流传热过程中通过角孔进入板片通道，在相邻通 道中两种不同流体形成逆流或顺流通过板片进行热量的交 换。换热板片被压成各种不同波纹形式，以增加换热板片 面积和刚性。合理的波纹形式使得低雷诺数下流体就可以 达到高度湍流，创造出最高的换热效率。由于热传递板表 面采用波纹结构优化设计 , 即使流体流速在雷诺准数值 以下，流体在板片之间的运动亦呈三维运动 , 促使流体形 成剧烈紊动 , 减少边界层热阻强化传热效率。
垫片失效
• 在板式散热片之间进行密封的弹性密封垫是一种易损件， 它的使用寿命对于板式换热器的使用寿命有着重要的影响。 如果这些密封热硬化了，失去了原有的弹性，则可导致换 热器无法正常工作。
弹性密封垫的使用寿命影响因素
• • • • • 换热器的工作方式（连续的还是不连续的） 间断工作对垫片寿命影响非常大 （2）换热的介质和使用的清洁剂的腐蚀性 垫片都是橡胶制品，对某些介质其耐腐蚀性能比较差。 （3）最高工作温度 某种垫片都有其最高工作温度，工况运行时不能超过其最 高温度。 （4）最高工作压力 同样，换热器在出厂前都会根据用户提供的设计压力进行1. 25倍压力检测，在工作运行环境中工作压力不能超过设计 压力。 （5）由于过大的压力和不均衡的压力而使弹性密封垫的应 力较大 （6）自然老化