阿法拉伐板式换热器培训完整版(内部)

Baffles
板式换热器和列管式换热器的结垢比较 • 例如：传热学研究人员对在冷却塔水的 例如： 结垢进行研究发现： 结垢进行研究发现：
流体流速 (m/s) 剪切力 (Pa) PHE 0.45 ca 60 S&T 1.8 m/s ca 15
Result: PHE的结垢比列管式低 50-70% – PHE ⇒ 低流速下的高度湍流 ⇒ 不易结垢
公司简介
阿法拉伐（上海） 阿法拉伐（上海）技术有限公司 备件和售后服务部 2004/5/9
一个国际性的公司
• 总的销售额 MEUR 1 800 总的销售额: • 全球员工人数 9 378 全球员工人数: • 35 大类产品 • 20 研究和开发中心 • 在50个国家设有 个国家设有100多个分公司 个国家设有 多个分公司 • 另外在其它 个国家设立了代表处 另外在其它45个国家设立了代表处
同向流
T1 出 ∆2 T2 出 % 热负荷
LMTD=
∆1− ∆2 ∆1 ln ∆2
Q = k * A * LMTD
•
反向流的LMTD 反向流的
– 液/液反向流的 液反向流的LMTD 始终是高的 始终是高的. 液反向流的
• 记住：Q = k * A * LMTD 记住： • 对于相同的热负荷和相同的 值 对于相同的热负荷和相同的K值 • LMTD较大 较大 • 所需的有效传热面积较小 设计具有竞争力 ! 所需的有效传热面积较小⇒
• LMTD= 对数温差
– 这是传热的动力 – LMTD 表达了在换热器上的温度分布情况 – 有多少人知道 有多少人知道LMTD和它的计算？ 和它的计算？ 和它的计算
Q = k * A * LMTD
– 由同向流和反向流所决定
反向流 T1 进 ∆1 T2 出 T1 进 ∆1 T1 出 ∆2 T2 进 % 热负荷 T2 进
古斯塔夫.德 拉伐 拉伐(1845-1913) 古斯塔夫 德.拉伐
“一个高速度的男人” 一个高速度的男人”
• 200 个项目和发 明 • 92 专利，包括牛 专利， 奶离心分离机 (1878) 和蒸汽涡 轮(1883) • 建立了 个公司 建立了37
主要技术
离心分离
世界上最大的用 于牛奶、植物油、 于牛奶、植物油、 淀粉、葡萄酒、 淀粉、葡萄酒、 啤酒、化学制品。 啤酒、化学制品。 生物疫苗、 生物疫苗、橡胶 乳胶、矿物油、 乳胶、矿物油、 工业流体和废水 处理等行业的离 心分离设备的供 应商
板式换热器的进化－－ 板式换热器的进化－－
Alfa Laval 板片的发展
1955 P2 通道: 2.9 mm AISI 316: 0.8 mm 最大压力: 21 barg 1990 M6-M 通道: 3.0 mm AISI 316: 0.5 mm 最大压力: 31 barg
PHE – 主要结构
• 食品行业中对热敏感的介质 • 避免在一定的温度下的结晶 • 避免结垢( CaCO3 保持在一定温度上以避免结垢）
反向流
∆1
% 热负荷
Q = k * A * LMTD
•
用蒸汽做热媒的LMTD 用蒸汽做热媒的
同向流 ∆1 ∆2 ∆1 反向流 ∆2
% 热负荷 – 纯的蒸汽的冷凝温度是不变的 – 同向流和反向流的 同向流和反向流的LMTD 是相同的
PHE – 流动原理
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AL PHE- 板片 & 流道
• •
我们通常有二种波纹的板片 (L 小角度and H大角度) 这样就有三种不同的流道 (L, M and H)
L: 小角度
H: 大角度
L + L = 小角度流道
L + H = 混合流道
板式换热器的进化－－ 板式换热器的进化－－
1931 2001
• • • • •
5-10 mm 厚的板片 板片的波纹是磨出来的 很多时候液体流过的是垂直板片 不锈钢 每台换热器的面积达到5m2 每台换热器的面积达到
• • • • •
最低到 0.4 mm 板片 板片是压制的 流体流过一个通道的整个板片 多种可选用的板材 最高面积达到 2000 m2 /台 台
我们的产品和服务覆盖了绝大多数的工业领域
饮料 生物化学 啤酒 化工 工程 鱼和肉的应用工艺 食品工艺 暖风和空调 船用 冶炼 石油和天然气 医药 发电厂 冷藏工业 钢铁工业 淀粉 糖 食用植物油 废水处理和水的再 循环使用
换热原理
换热的模式
•
物理学定律： 物理学定律：
– 热 = 能量
– 如果你拿一个热的东西 … 和一个冷的东西 … 热量总是从热侧传到冷侧
热平衡原理
• 蒸汽－液体 蒸汽－
我们每一个人都知道蒸汽是什么 蒸汽所摄放的热量: 蒸汽所摄放的热量 冷媒所吸收的热量: 冷媒所吸收的热量 热能的损失忽略不计 ⇒ Q1=m1* ∆Hvap Q2=m2*Cp2*(T2 Out -T2 In) Q1 = Q2
∆Hvap－ 蒸汽的蒸发系数(焓)－蒸发1kg水所需的热量
% 热负荷
Q = k * A * LMTD
•
K值的公式 值的公式
k α δ λ = = = = 传热系数 W/m²°C 层流膜的传热系数, 层流膜的传热系数 W/m²°C 壁厚, m 壁厚 壁的传导系数, 壁的传导系数 W/m°C °
1 1 1 δ = + + k α1 α 2 λ w
冷媒流体的进口流量m 冷媒流体的进口流量 2
热媒出口温度T 热媒出口温度 1 Out 热媒流体的进口流量m1
热媒所摄放的热量: 热媒所摄放的热量 冷媒所吸收的热量: 冷媒所吸收的热量 热能的损失忽略不计 ⇒
Q1=m1*Cp1*(T1 In-T1 Out) Q2=m2*Cp2*(T2 Out -T2 In) Q1 = Q2
支撑导杆
上导杆
框架板
压紧板 下导杆 旋紧螺杆 连接螺栓 通道板片组
所有都是螺杆和螺栓结构， 所有都是螺杆和螺栓结构，便于现场拆卸和修复
PHE - 3 维图像
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PHE – 分解
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污垢
• •
什么是污垢？ 它可以:
– 降低传热效率 – 增加压降 – 有的污垢可能会损坏板片 – 可以引起流体分布的不均匀
•
PHE的5 种污垢
– 主要碎片 – 水里生长的生物Biological growth – 水垢 – 沉降物 – 烧焦物
•
水垢
普遍问题
– 冷却水中的 CaCO3 和Ca(PO4)2 – 避免冷却水的出口温度高于 45-50ºC – 高剪切力的设 – 对水系统进行处理 – 定期做在线清洗
– 层流 传导
流体流动的形状
流体的速度分布图
• 流体流动是有规则的 • 流体的流向是可以描述的 – 流体在流道壁上的流动是较慢的 – 这是由于流道壁上的摩擦力所引起的 • 例如：粘稠的流体或低速流动的水 例如： • 热能是怎样在上述管道上传送的呢？ 热能是怎样在上述管道上传送的呢？
流体原理
• 流体的二种流动形式
热交换公式
Q = k * A * LMTD
• Q = 热负荷 • k = K值－－传热系数 W/m²°C
– K值大= 传热效率高
• A = 有效传热面积 (m²) – 阿法拉伐的宗旨：同样的传热量,阿法拉 阿法拉伐的宗旨：同样的传热量 阿法拉
伐板换传热效率最高,有效传热面积最低 伐板换传热效率最高 有效传热面积最低 !!!
CaCO3
Solubility
Sugar
Temperature
板式换热器和列管式换热器的结垢比较 • PHE 的抗结垢性能一致被承认比列管式 – 高湍流 ⇒ 大剪切力 ⇒ 不易结垢 换热器好
– 由于高效率的传热性能使板wk.baidu.com温度低 ⇒ 不易结晶和结垢 – 选用合适的材料避免腐蚀 – (列管式换热器有一定的腐蚀范围) – 没有低速区域
• 辐射（放射） 辐射（放射）
– 电磁波
传热的三种方式
反射 Absorbed 传输
– 当它到达物体时，它有3个选择方向 当它到达物体时，它有 个选择方向 个选择方向: – 没有传热介质
•
传导
– 分子或原子的振动 – 没有传热介质
•
对流传送
– 能量被运动着的聚合在一起的细小的物质所传送 – 自然的对流是由于不同的物质密度 自然的对流是由于不同的物质密度Natural – 外力作用的对流是由人工造成的 (例如 泵) 例如. 例如
在以下情况下我们得到较高的K 在以下情况下我们得到较高的 较大的 α: – 高度湍流 –薄的层流膜 薄的层流膜 ⇒ 较小的热阻力 较薄的板片具有较高的传导性
较高的K值意味着 较高的 值意味着… 值意味着 对于相同的热负荷所需的 传热面积愈小... 传热面积愈小 Q = k * A * LMTD
所以结垢－ 所以结垢－ 将降低换热器的传热效 率！！！
– Counter-current flow allows temperature cross
• 热侧的出口温度低于 冷侧的出口温度 ∆1 ∆2
Q = k * A * LMTD
•
同向流的LMTD 同向流的
• 什么时候我们需要同向流 什么时候我们需要同向流? 同向流 ∆1 ∆2 ∆2 % 热负荷 – 需要控制壁温 (在同向流的情况下更稳定） 需要控制壁温 在同向流的情况下更稳定 在同向流的情况下更稳定） – 例如 例如,
– 湍流 对流
流体流动的形状 流体的速度分布图
传导
• 没有规则的流动 • 随意的涡流运动 • 在管道壁附近总是有一层层流膜 • 例如：高速流动的水 例如： • 热能在流体内和管道壁上是怎样传送的呢？ 热能在流体内和管道壁上是怎样传送的呢？
流体原理
• 湍流流动 ⇒ 对流 ⇒ 是较好的热能传 • 这些参数是怎样影响层流膜的？ 这些参数是怎样影响层流膜的？ 送
H + H = 大角度流道
• •
PHE和列管式换热器的比较
1. 较高的传热效率
2. 节省空间 3. 耐腐蚀性能强 4. 便于安装、维护和维修，维护费用节省 便于安装、维护和维修， 5. 可以增加板片来增大换热量 6. 节省能耗，水 节省能耗， 7. 使用寿命长 8. 总的运作成本低
阿法拉伐板式换热器
内容
• PHE 的介绍 • AL的特色PHE • PHE 的维修和维护 • PHE的售后服务 的售后服务
热平衡原理
• 液体－液体 液体－
冷媒进口温度 T2 In 冷媒出口温度T 冷媒出口温度 2 Out 冷媒流体的出口流量m 冷媒流体的出口流量 2 热媒进口温度T 热媒进口温度 1 In
热媒流体的进口流量m 热媒流体的进口流量 1
定义 Q = 热负荷, W (传热率) m = 流体的流量, kg/s Cp = 传热系数, J/kg°C (1 kg的流体每一度所 传送的热量)
例如：在海滩上的一天 例如：在海滩上的一天，
辐射 对流
传导
在这三种方式中对于换热哪 一个 是最主要和重要的呢？ 是最主要和重要的呢？
• 辐射 辐射? • 传导? 传导 • 对流 对流?
- 可以忽略 - 在一定状况下，需引起注意和考虑的 在一定状况下， - 对！这是最有效的传热方式
流体原理
• 流体的二种流动形式 流体的二种流动形式：
古斯塔夫.德.拉伐 的牛奶分离机
120 年的不断发展和研究
主要技术
换热器
是世界换热器的领 导者， 导者，产品广泛用 于加热、冷却、工 于加热、冷却、 艺热回收、电厂、 艺热回收、电厂、 船用及海上钻井， 船用及海上钻井， 区域供热和冷藏系 统等
诞生于1930年代的世界 第一台板式换热器
70 年连续不断的发展 和研究
主要技术
流体设备
世界上提供泵、 世界上提供泵、阀和其 它一些用于食品、 它一些用于食品、医药 等卫生领域的卫生级流 体传输和传送设备最多、 体传输和传送设备最多、 最广泛的供应商之一
我们的宗旨和使命
永无止境地，不断地优化我们 永无止境地， 客户的工艺性能
注重客户
设备配套 部门 备件 和 售后服务 外部的 销售渠道 客户BBCA 客户 工业技术 部门
– 流速? – 粘度? 高流速⇒ 薄的层流膜 高粘度 ⇒厚的层流膜
热能在换热器上的传送
这是在换热板上一点的温度剖面图
T1, 大多数的温度所在的热侧 热侧
流动的方向
换热 壁
T3 T4 流动方向 冷侧 T2, 大多数的低温所在的冷侧 热能的传送动力是二侧温 度的不同
较多的湍流 ⇒ 较薄的层流膜 ⇒ 较小的温度差 ⇒ 较好的热交换