板式換熱器選型與計(jì)算方法

1、板式換熱器選型與計(jì)算方法板式換熱器的選型與計(jì)算方法 板式換熱器的計(jì)算方法板式換熱器的計(jì)算是一個(gè)比較復(fù)雜的過程，目前比較流行的方法是對(duì)數(shù)平均溫差法和NTU法。在計(jì)算機(jī)沒有普及的時(shí)候，各個(gè)廠家大多采用計(jì)算參數(shù)近似估算和流速-總傳熱系數(shù)曲線估算方法。目前，越來越多的廠家采用計(jì)算機(jī)計(jì)算，這樣，板式換熱器的工藝計(jì)算變得快捷、方便、準(zhǔn)確。以下簡(jiǎn)要說明無相變時(shí)板式換熱器的一般計(jì)算方法，該方法是以傳熱和壓降準(zhǔn)則關(guān)聯(lián)式為基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算方法。 以下五個(gè)參數(shù)在板式換熱器的選型計(jì)算中是必須的： 總傳熱量(單位:kW). 一次側(cè)、二次側(cè)的進(jìn)出口溫度一次側(cè)、二次側(cè)的允許壓力降 最高工作溫度最大工作壓力 如果已知傳熱介質(zhì)的

2、流量，比熱容以及進(jìn)出口的溫度差，總傳熱量即可計(jì)算得出。 溫度T1 = 熱側(cè)進(jìn)口溫度 T2 = 熱側(cè)出口溫度 t1 = 冷側(cè)進(jìn)口溫度 t2= 冷側(cè)出口溫度 熱負(fù)荷 熱流量衡算式反映兩流體在換熱過程中溫度變化的相互關(guān)系，在換熱器保溫良好，無熱損失的情況下，對(duì)于穩(wěn)態(tài)傳熱過程，其熱流量衡算關(guān)系為：（熱流體放出的熱流量）=（冷流體吸收的熱流量）在進(jìn)行熱衡算時(shí)，對(duì)有、無相變化的傳熱過程其表達(dá)式又有所區(qū)別。（1） 無相變化傳熱過程式中Q-冷流體吸收或熱流體放出的熱流量，W；mh,mc-熱、冷流體的質(zhì)量流量，kg/s； Cph,Cpc-熱、冷流體的比定壓熱容，kJ/(kg·K)；T1,t1 -熱、冷

3、流體的進(jìn)口溫度，K；T2,t2-熱、冷流體的出口溫度，K。（2）有相變化傳熱過程兩物流在換熱過程中，其中一側(cè)物流發(fā)生相變化，如蒸汽冷凝或液體沸騰，其熱流量衡算式為：一側(cè)有相變化兩側(cè)物流均發(fā)生相變化 ，如一側(cè)冷凝另一側(cè)沸騰的傳熱過程 式中r,r1,r2-物流相變熱，J/kg；D,D1,D2-相變物流量，kg/s。對(duì)于過冷或過熱物流發(fā)生相變時(shí)的熱流量衡算，則應(yīng)按以上方法分段進(jìn)行加和計(jì)算。對(duì)數(shù)平均溫差(LMTD) 對(duì)數(shù)平均溫差是換熱器傳熱的動(dòng)力，對(duì)數(shù)平均溫差的大小直接關(guān)系到換熱器傳熱難易程度.在某些特殊情況下無法計(jì)算對(duì)數(shù)平均溫差,此時(shí)用算術(shù)平均溫差代替對(duì)數(shù)平均溫差，介質(zhì)在逆流情況和在并流情況下的對(duì)數(shù)

4、平均溫差的計(jì)算方式是不同的。 在一些特殊情況下，用算術(shù)平均溫差代替對(duì)數(shù)平均溫差。 逆流時(shí)：并流時(shí)：熱長(zhǎng)(F)熱長(zhǎng)和一側(cè)的溫度差和對(duì)數(shù)平均溫差相關(guān)聯(lián)。 F = dt/LMTD以下四個(gè)介質(zhì)的物理性質(zhì)影響的傳熱 密度、粘度、比熱容、導(dǎo)熱系數(shù)總傳熱系數(shù) 總傳熱系數(shù)是用來衡量換熱器傳熱阻力的一個(gè)參數(shù)。傳熱阻力主要是由傳熱板片材料和厚度、污垢和流體本身等因素構(gòu)成。單位：W/m2 or kcal/h,m2 . 壓力降壓力降直接影響到板式換熱器的大小，如果有較大的允許壓力降，則可能減少換熱器的成本，但會(huì)損失泵的功率，增加運(yùn)行費(fèi)用。一般情況下，在水水換熱情況下，允許壓力降一般在20-100KPa是可以解接受的。

5、 污垢系數(shù)和管殼式換熱器相比，板式換熱器中水的流動(dòng)是處于高湍流狀態(tài)，同一種介質(zhì)的相對(duì)于板式換熱器的污垢系數(shù)要小的多。在無法確定水的污垢系數(shù)的情況下，在計(jì)算時(shí)可以保留10%的富裕量。計(jì)算方法 熱負(fù)荷可以用下式表示： Q = m · cp · dt Q = k · A · LMTDQ = 熱負(fù)荷 (kW)m = 質(zhì)量流速 (kg/s) cp = 比熱 (kJ/kg ) dt = 介質(zhì)的進(jìn)出口溫度差 () k = 總傳熱系數(shù) (W/m2 ) A = 傳熱面積 (m2) LMTD = 對(duì)數(shù)平均溫差 總的傳熱系數(shù)用下式計(jì)算： 其中：k=總傳熱系數(shù)(W/m2 )1

6、= 一次測(cè)的換熱系數(shù)(W/m2 ) 2 = 一次測(cè)的換熱系數(shù)(W/m2 )=傳熱板片的厚度(m)=板片的導(dǎo)熱系數(shù) (W/m ) R1、R2分別是兩側(cè)的污垢系數(shù) (m2 /W) 1、2可以用努賽爾準(zhǔn)則式求得。板式換熱器原理與技術(shù)維護(hù)板式換熱器系列產(chǎn)品一、概述板式換熱器設(shè)備是加熱、冷卻領(lǐng)域中最新型的設(shè)備之一，具有結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小、傳熱效率高、操作維修方便等優(yōu)點(diǎn)，并具有處理小溫差的能力。板式換熱器作為一種高效節(jié)能產(chǎn)品，已廣泛應(yīng)用于礦山、冶金、石油、化工、機(jī)械、電力、醫(yī)藥、食品、輕紡、造紙、船舶、海洋開發(fā)等各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域、近年來在集中供熱和熱電聯(lián)產(chǎn)行業(yè)中的推廣尤為迅速。我廠生產(chǎn)的BR、BRB、BZL

7、系列板式換熱器，以質(zhì)優(yōu)價(jià)廉、暢銷全國(guó)各地，深受各行業(yè)用戶的贊譽(yù)。此系列板式換熱器適用于各種介質(zhì)和物料的冷卻、加熱、蒸發(fā)、冷凝、消毒和余熱回收等工藝過程。主要技術(shù)性能參數(shù)如下：1、 單板換熱面積：0.05-2.02、 裝機(jī)面積：0.5-700，(在此范圍可實(shí)現(xiàn)任意規(guī)格)。3、 傳熱系數(shù)：2500-6000W/.(2150-5160KCal/.h.)4、 工作壓力：0.6-1.6Mpa5、 工作溫度：最高2806、 單臺(tái)最大處理量：1200m3/h二、板式換熱器的特點(diǎn)：1、 傳熱系數(shù)較高板片選用導(dǎo)熱系數(shù)較高的材料，如：不銹耐酸鋼、工業(yè)純鈦、碳素鋼、換熱器專用銅材等。經(jīng)冷沖壓形成不同波紋形狀結(jié)構(gòu)，板

8、片波紋能使流體在較小的流速下產(chǎn)生湍流。所以板式換熱器具有較高的傳熱系數(shù)。在相同的情況下，其傳熱系數(shù)比一般鋼制管殼式換熱器高3-5倍。換熱面積緊為管殼式換熱面積的1/3-1/4。2、 結(jié)構(gòu)緊湊由于傳熱板片緊密排列，板間距較小，而板片表面經(jīng)沖壓成形的波紋又大大增加了有效換熱面積，故單位容積中容納的換熱面積很大，占地面積明顯少于同樣換熱面積的管殼式換熱器，同時(shí)相對(duì)金屬消耗小，重量輕，一般無需特殊的地基，而且現(xiàn)場(chǎng)裝拆時(shí)不用占額外的空間。3、 可靠耐用我廠生產(chǎn)板式換熱器密封墊利用雙密封結(jié)構(gòu)原理，增加了膠墊與板片的內(nèi)磨擦力，使膠墊的滑移量大大減小；同時(shí)采用了較好的蜂窩狀周邊剛性結(jié)構(gòu)，把膠墊緊緊鎖在里側(cè)，使

9、得換熱器整體密封性能大大提高。4、 清潔方便由壓緊螺栓緊密組裝的板片，將壓緊螺栓卸掉后，即可松開板片，或卸下板片進(jìn)行機(jī)械清洗或手工清洗，這對(duì)需要經(jīng)常進(jìn)行清洗的換熱設(shè)備十分方便。5、 多種介質(zhì)換熱如果板式換熱器有中間隔板，則一臺(tái)設(shè)備可進(jìn)行三種或三種以上(多個(gè)中間隔板)介質(zhì)的換熱。在乳品加工中常采用多介質(zhì)換熱的板式換熱器。管殼式換熱器就無法實(shí)現(xiàn)在一臺(tái)設(shè)備中進(jìn)行多種介質(zhì)的換熱。6、 很容易改變換熱面積或流程組合只要增加(或減少)幾張板片，即可達(dá)到需要增加(或減少)的換熱面積。改變板片的排列，或更換幾張板片即可達(dá)到所要求的流程組合，適應(yīng)新的換熱工況?？纱蟠蠼档凸こ痰目偼顿Y費(fèi)用，更加顯示出板式換熱器的經(jīng)

10、濟(jì)實(shí)用。三、板式換熱器結(jié)構(gòu) 板式換熱器的重要部件及其功能 序號(hào)部件名稱功能及作用1前支柱支承換熱器重量，使整臺(tái)換熱器成為一體。2活動(dòng)壓緊板與固定壓緊板配對(duì)使用，可在上導(dǎo)桿上滑動(dòng)，以便拆裝檢查維修。3上下導(dǎo)桿承受板片的重量，并保證安裝時(shí)使板片在其間滑動(dòng)，導(dǎo)桿通常比換熱板組長(zhǎng)，以便松開壓緊螺栓滑動(dòng)各板檢查。4密封墊片防止流體混合或泄漏，并使之在不同板片間分配。5換熱板片提供介質(zhì)流道及換熱面積。6固定壓緊板不與流體接觸，用夾緊螺栓緊固后壓緊墊片，保證密封。7壓緊螺栓及螺母壓緊板片組，使換熱器整體化并保證密封。四、常用板式換熱器型號(hào)表示方法1、板式換熱器表示方法2、板式換熱器框架形式序 號(hào)框

11、 架 形 式代 號(hào)雙支撐框架式I帶中間隔板雙支撐框架式II帶中間隔板三支撐框架式III懸臂式IV頂桿式V帶中間隔板頂桿式VI活動(dòng)壓緊板落地式(普通式)VII3、板式換熱器墊片形式丁腈橡膠三元乙丙橡膠氟橡膠氯丁橡膠硅橡膠石棉纖維板注：食品、醫(yī)藥用墊片材料的代號(hào)，在相應(yīng)墊片代號(hào)后面加S。4、 表示方法示例BR0.3-1.6-15-N-I或BR0.3-1.6-15-N波紋形式為人字形，單板公稱換熱面積為0.3，設(shè)計(jì)壓力為1.6Mpa，換熱面積為15，用丁腈墊片密封的雙支撐框架結(jié)構(gòu)的板式換熱器。五、傳熱板片及密封墊片目前我廠的板式換熱器所使用的傳熱板片及密封墊片材料如下： 傳熱板片材料及板厚材料名稱材

12、 料 牌 號(hào)適 用 場(chǎng) 合板厚(mm)耐酸耐熱不銹鋼SUS304.SUS321適用于酸、堿介質(zhì)腐蝕較嚴(yán)重場(chǎng)合。0.60.8SUS316、SUS316L適用于氯離子含量25PPM工業(yè)純鈦TAL制堿、制鹽、海水、低溫冷凍適用于氯離子含量60PPM換熱器專用銅材H68、HSn62-1海水、低溫冷凍場(chǎng)合。 各種墊片材料密封墊片名稱耐蝕性能及適用場(chǎng)合使用溫度丁腈膠墊耐油、適用于一般工況場(chǎng)合-20-120氯丁膠墊耐油、適用于一般工況場(chǎng)合-20-150三元乙丙膠墊耐酸、耐堿、耐鹽、氯化物及有機(jī)溶劑等嚴(yán)重腐蝕的場(chǎng)合-20-150(普通)-20-180(高溫)食品膠墊適用于各種食品介質(zhì)場(chǎng)合-20-15

13、0氟膠墊耐高溫、耐酸堿、油類、試劑等場(chǎng)合0-180硅膠墊適用于高溫場(chǎng)合-65-230 六、流程與接管方位板式換熱器的流程是一定數(shù)量的板片按一定方法組成的。如圖所示，組裝時(shí)A板和B板交替顛倒排列，A、B板間形成網(wǎng)狀通道，冷熱介質(zhì)由于密封墊片的作用分別流入各自的通道內(nèi)形成間隔流動(dòng)，從而使冷熱介質(zhì)通過傳熱板片進(jìn)行熱交換。圖2板式換熱器的流程組合形式很多，都是采用不同的換向板片和不同的組裝方法來實(shí)現(xiàn)的，流程組合形式可分為單流程，多流程和混合流程，如圖3所示，要根據(jù)工藝條件來選擇換熱器的流程組合。流程組合標(biāo)記示例： 熱介質(zhì)是2程，每個(gè)流程內(nèi)并聯(lián)8個(gè)流道圖3板式換熱器的流程組合形式不同，其接管方位也多種多

14、樣。各種接管形式對(duì)應(yīng)的熱、冷介質(zhì)流程數(shù)如表一。表一接管形式熱介質(zhì)流程數(shù)冷介質(zhì)流程數(shù)I11II12III13或1IV21V2或42或4VI23或1VII3或11VIII32IX33各種接管形式的接管位置見圖4，圖中RJ：熱介質(zhì)進(jìn)出口；RC:熱介質(zhì)出口；LJ：冷介質(zhì)進(jìn)口；LC：冷介質(zhì)出口。七、安裝要求1、 按隨機(jī)設(shè)備總圖預(yù)埋地腳螺栓。2、 將設(shè)備對(duì)準(zhǔn)地腳螺栓停放平穩(wěn)。3、 擰緊地腳螺栓，使設(shè)備水平(通過減震墊或墊鐵的方式)。4、 設(shè)有夾緊的設(shè)備按夾緊程序夾緊；清除法蘭端面及管口內(nèi)的雜物，按法蘭端面配做密封墊片5、 當(dāng)運(yùn)用汽-液熱交換時(shí)，汽體的入口應(yīng)在上面。6、 按管、夾緊連接法蘭；其它按工程設(shè)計(jì)圖

15、紙和使用條件配備所需的輸入泵、液壓閥、限流閥、壓力表及自控閥門等。八、設(shè)備操作及故障處理(一)開機(jī)1、 設(shè)備運(yùn)行前，應(yīng)檢查各夾緊螺栓有無松動(dòng)，如有松動(dòng)應(yīng)均勻擰緊，擰緊時(shí)應(yīng)保證兩壓緊板平行2、 打開設(shè)備接管處的各介質(zhì)出口閥門；在流量、壓力均低于正常操作的狀態(tài)下，緩緩打開冷側(cè)的進(jìn)口閥；觀察設(shè)備之異常時(shí)調(diào)整各進(jìn)出口閥門，使流量、壓力均滿足工藝要求達(dá)到正常工作狀態(tài)。3、 換熱器運(yùn)行時(shí)，為防止一側(cè)超壓，進(jìn)換熱器冷熱介質(zhì)的進(jìn)口閥應(yīng)同時(shí)打開，或者是先緩緩的注入低壓側(cè)流體，然后再緩緩的注入高壓液體。4、 用于食品行業(yè)的設(shè)備使用前應(yīng)將換熱器進(jìn)行嚴(yán)格清洗消毒。清洗時(shí)蒸汽消毒可用熱水進(jìn)行，以便清除設(shè)備中油污和雜物。

16、5、 在管路系統(tǒng)中應(yīng)設(shè)有放氣閥，開車后應(yīng)排出設(shè)備中的空氣，防止空氣停留在設(shè)備中，降低傳熱效果。6、 冷熱介質(zhì)如含有大顆粒泥砂或其它雜物應(yīng)先進(jìn)行過濾，禁止用污水進(jìn)行水壓試驗(yàn)和運(yùn)轉(zhuǎn)使用，以防影響壽命。(二)停機(jī)降低冷、熱流體的進(jìn)口壓力；先關(guān)閉各進(jìn)口閥；再關(guān)閉出口閥。(三)故障處理設(shè)備經(jīng)長(zhǎng)期運(yùn)行一旦發(fā)生故障，原因有以下幾種情況：(1)壓降逐漸增大：造成此原因?yàn)榻橘|(zhì)不潔凈或顆粒雜物太多，使板片結(jié)垢或流道堵塞。(2)介質(zhì)混合：現(xiàn)象一、二次側(cè)壓力同步增加或減少，造成此原因?yàn)榘迤驯桓g穿孔。(3)泄漏：造成此原因多為密封墊片老化或者密封墊片材質(zhì)選用不適，也可能是各夾緊螺桿的螺母松脫。凡出現(xiàn)上述各種現(xiàn)象，設(shè)

17、備應(yīng)停止運(yùn)行，待設(shè)備降至室溫后再行檢查；如屬情況(1)時(shí)，可松開螺母取下夾緊螺桿并將活動(dòng)板體移至支柱端，取下板片用清水或肥皂水沖洗，如有固著物可用毛刷或纖維刷除去，嚴(yán)禁用金屬刷子(設(shè)備無故障、長(zhǎng)期運(yùn)行的設(shè)備可按此方法進(jìn)行清洗)、如屬情況(2)時(shí)，可透光檢查板片或重新單側(cè)交替打壓查找裂紋板片予以更換；如情況(3)時(shí)，先檢查夾緊螺桿的螺母是否松動(dòng)及夾緊尺寸是否與設(shè)備安裝圖相符，如螺母松動(dòng)一般夾緊尺寸偏大，可重新擰緊螺母是否松動(dòng)及夾緊尺寸與圖紙相符；若仍然泄漏則需打開設(shè)備檢查密封墊片，若密封墊片從墊片槽中脫出，要重新粘貼，損壞的進(jìn)行更換，多數(shù)密封墊片一起損壞時(shí)，要注意重新選擇合適材料的密封墊片。(四

18、)保養(yǎng)冬季停止運(yùn)行的換熱器應(yīng)及時(shí)放掉設(shè)備內(nèi)的介質(zhì)或采取其它的防凍措施，避免凍壞設(shè)備。設(shè)備若長(zhǎng)期不使用時(shí)，應(yīng)將擰緊螺栓放松到規(guī)定尺寸，以確保墊片及換熱器板片的使用壽命，使用時(shí)再按要求夾緊。設(shè)備經(jīng)常運(yùn)行時(shí)，在信號(hào)孔發(fā)現(xiàn)介質(zhì)流出，應(yīng)進(jìn)行分析，如是螺栓松動(dòng)或由于長(zhǎng)期熱交換而伸長(zhǎng)，按要求重新夾緊，但不得過緊以免壓壞板片，如是密封墊片老化應(yīng)予更換。九、密封墊片的更換1、取下板片拆下密封墊片用汽油將墊片槽內(nèi)的殘膠浸泡1小時(shí)后，擦凈殘膠；2、除去新密封墊片上的臟物；3、用毛刷將粘結(jié)劑(401或其它)均勻地涂于板片的墊片槽內(nèi)(不宜過多)，按所需的A板或B板的數(shù)量帖上密封墊片，水平疊放平整并在上面壓適當(dāng)?shù)闹匚?，盡

19、量放置于干燥處，經(jīng)2-6小時(shí)即可干固重新裝配。十、設(shè)備的水壓試驗(yàn)1、 當(dāng)設(shè)備經(jīng)過重新裝配后，在使用之前進(jìn)行液壓試驗(yàn)，過程如下：2、 檢查設(shè)備的夾緊尺寸是否符合圖紙要求；3、 充水或其它流體并排出空氣；4、 裝盲板；5、 接通試壓泵或其它手動(dòng)試壓裝置；6、 按設(shè)計(jì)壓力的1.25倍單側(cè)交替打壓保壓30min無泄漏為合格。但特別注意的是：打壓時(shí)壓力應(yīng)緩慢均勻地上升到要求的指標(biāo)。十一、板式換熱器的夾緊程序(見右圖) 按設(shè)計(jì)的流程圖進(jìn)行組裝，并按規(guī)定順序進(jìn)行夾緊。夾緊時(shí)應(yīng)先擰緊1、2、3、4號(hào)螺母。特別注意的是：在擰緊過程中兩板體(活動(dòng)板和固定板)之間任意位置的水平夾緊狀態(tài)下的距離偏差不大于5

20、mm;當(dāng)夾緊至夾緊尺寸時(shí)，應(yīng)認(rèn)真檢查兩板體上、下、左、右的距離偏差不大于1mm。當(dāng)設(shè)備充滿液體(或氣體)并帶有壓力時(shí)，不允許夾緊。夾緊順序圖十二、常見故障分析與排除見表2。表 二故障現(xiàn)象找出故障原因分析排除方法滲漏：板片與框架之間或框架外部接合部位滲漏：松開接合部位，從外部檢查，如查不出故障，請(qǐng)拆開換熱器，尋找故障至接合部位1.2.3.4或至端片孔1.接合部位有縫隙(腐蝕)。2.接合部位密封墊錯(cuò)位。3.管受力使接合部位扭曲。4.端片密封墊損壞或腐蝕。5.端片有洞(腐蝕)。1.換接合件2.固定好密封環(huán)3.托起管子4.換密封墊5.換端片滲漏：板片滲漏標(biāo)出兩板片間滲漏區(qū)，拆開換熱器確定滲漏部位(通過斑漬)密封墊無損壞而逐漸松動(dòng)，見“原因分析”1-3條，密封墊無錯(cuò)位情況下，見“原因分析”3-7條可能會(huì)引起滲漏，如通知我廠，請(qǐng)標(biāo)出具體位置。1.片組夾緊過頭，造成密封槽損壞。2.密封墊錯(cuò)位。3.片組夾緊過頭，支撐梁凹陷，板片扭曲。4.沒完全夾緊。5.板片放置顛倒。6