提高板式换热器换热效率的若干办法分享

一、板式换热器优化设计方向  

近年来，板式换热器技术日益成熟，其传热效率高，体积小，分量轻，污垢系数低，装配方便，板片种类多，适用范围广，在供热行业失掉了普遍使用。板式换热器按组装方式分爲可拆式、焊接式、钎焊式、板壳式等。由于可拆式板式换热器便于装配清洗，增减换热器面积灵敏，在供热工程中运用较多。可拆式板式换热器受橡胶密封垫耐热温度的限制，适用于水一水传热。本文对进步可拆式板式换热器效能的优化设计停止研讨。

进步板式换热器的效能是一个综合经济效益成绩，应经过技术经济比拟后确定。进步换热器的传热效率和降低换热器的阻力应同时思索，而且应合理选用板片材质和橡胶密封垫材质及装置办法，保证设备平安运转，延伸设备运用寿命。

二、板式换热器优化设计办法

2．1进步传热效率

板式换热器是问壁传热式换热器，冷热流体经过换热器板片传热，流体与板片间接接触，传热方式爲热传导和对传播热。进步板式换热器传热效率的关键是进步传热系数和对数均匀温差。

① 进步换热器传热系数只要同时进步板片冷热两侧的外表传热系数，减小污垢层热阻，选用热导率高的板片，减小板片的厚度，才干无效进步换热器的传热系数。

a．进步板片的外表传热系数

由于板式换热器的波纹能使流体在较小的流速下发生湍流 (雷诺数一 150时 )，因而能取得较高的外表传热系数，外表传热系数与板片波纹的几何构造以及介质的活动形态有关。板片的波形包括人字形、平直形、球形等。经过多年的研讨和实验发现，波纹断面外形爲三角形 (正弦形外表传热系数最大，压力降较小，受压时应力散布平均，但加工困难？ )的人字形板片具有较高的外表传热系数，且波纹的夹角越大，板间流道内介质流速越高，外表传热系数越大。

b．减小污垢层热阻

减小换热器的污垢层热阻的关键是避免板片结垢。板片结垢厚度爲 1 mm时，传热系数降低约 10%。因而，必需留意监测换热器冷热两侧的水质，避免板片结垢，并避免水中杂物附着在板片上。有些供热单位爲避免盗水及钢件腐蚀，在供热介质中添加药剂，因而必需留意水质和黏 *剂惹起杂物沾污换热器板片。假如水中有黏性杂物，应采用公用过滤器停止处置。选用药剂时，宜选择无黏性的药剂。

c．选用热导率高的板片

板片材质可选择奥氏体不锈钢、钛合金、铜合金等。不锈钢的导热功能好，热导率约14．4 W/(m•K) ，强度高，冲压功能好，不易被氧化，价钱比钛合金和铜合金低，供热工程中运用最多，但其耐氯离子腐蚀的才能差。

d．减小板片厚度

板片的设计厚度与其耐腐蚀功能有关，与换热器的承压才能有关。板片加厚，能进步换热器的承压才能。采用人字形板片组合时，相邻板片相互倒置，波纹互相接触，构成了密度大、散布平均的支点，板片角孑 L及边缘密封构造已逐渐完善，使换热用具有很好的承压才能。国产可拆式板式换热器最大承压才能已到达了 2.5 MPa。板片厚度对传热系数影响很大，厚度减小 0.1mm，对称型板式换热器的总传热系数约添加 600W/(m •K)，非对称型约添加 500 W/(m •K) 。在满足换热器承压才能的前提下，应尽量选用较小的板片厚度。

② 进步对数均匀温差

板式换热器流型有逆流、逆流和混合流型 (既有逆流又有逆流 )。在相反工况下，逆流时对数均匀温差最大，逆流时最小，混合流型介于二者之问。进步换热器对数均匀温差的办法爲尽能够采用逆流或接近逆流的混合流型，尽能够进步热侧流体的温度，降低冷侧流体的温度。

③ 进出口管地位确实定

关于单流程布置的板式换热器，爲检修方便，流体进出口管应尽能够布置在换热器固定端板一侧。介质的温差越大，流体的自然对流越强，构成的滞留带的影响越分明，因而介质进出口地位应按热流体上进下出，冷流体下进上出布置，以减小滞留带的影响，进步传热效率。

2.2降低换热器阻力的办法

进步板问流道内介质的均匀流速，可进步传热系数，减小换热器面积。但进步流速，将加大换热器的阻力，进步循环泵的耗电量和设备造价。循环泵的功耗与介质流速的 3次方成反比，经过进步流速取得稍高的传热系数不经济。当冷热介质流量比拟大时，可采用以下办法降低换热器的阻力，并保证有较高的传热系数。

① 采用热混合板

热混合板的板片两面波纹几何构造相反，板片按人字形波纹的夹角分爲硬板 (H)和软板 (L)，夹角 (普通爲 120。左右 )大于 90。爲硬板，夹角 (普通爲 70。左右 )小于 90。爲软板。热混合板硬板的外表传热系数高，流体阻力大，软板则相反。硬板和软板停止组合，可组成高 (HH)、中 (HL)、低 (LL)3种特性的流道，满足不同工况的需求。

冷热介质流量比拟大时，采用热混合板比采用对称型单流程的换热器可增加板片面积。热混合板冷热两侧的角孔直径通常相等，冷热介质流量比过大时，冷介质一侧的角孑 L压力损失很大。另外，热混合板设计技术难以完成准确婚配，往往招致节省板片面积无限。因而，冷热介质流量比过大时不宜采用热混合板。

② 采用非对称型板式换热器

对称型板式换热器由板片两面波纹几何构造相反的板片组成，构成冷热流道流通截面积相等的板式换热器。非对称型 (不等截面积型 )板式换热器依据冷热流体的传热特性和压力降要求，改动板片两面波形几何构造，构成冷热流道流通截面积不等的板式换热器，宽流道一侧的角孑 L直径较大。非对称型板式换热器的传热系数下降巨大，且压力降大幅减小。冷热介质流量比拟大时，采用非对称型单流程比采用对称型单流程的换热器可增加板片面积 15% 一 3O% 。

③ 采用多流程组合

当冷热介质流量较大时，可以采用多流程组合布置，小流量一侧采用较多的流程，以进步流速，取得较高的传热系数。大流量一侧采用较少的流程，以降低换热器阻力。多流程组合呈现混合流型，均匀传热温差稍低。采用多流程组合的板式换热器的固定端板和活动端板均有接收，检修时任务量大。

④ 设换热器旁通管

当冷热介质流量比拟大时，可在大流量一侧换热器进出口之问设旁通管，增加进入换热器流量，降低阻力。爲便于调理，在旁通管上应装置调理阀。该方式应采用逆流布置，使冷介质出换热器的温度较高，保证换热器出口合流后的冷介质温度能到达设计要求。设换热器旁通管可保证换热器有较高的传热系数，降低换热器阻力，但调理略繁。

⑤ 板式换热器方式的选择

换热器板间流道内介质均匀流速以 0．3～ 0．6m／ s爲宜，阻力以不大于100 kPa爲宜。依据不同冷热介质流量比，可参照表 1选用不同方式的板式换热器，表中非对称型板式换热器流道截面积比爲 2。采用对称型或非对称型、单流程或多流程板式换热器，均可设置换热器旁通管，但应经详细的热力计算。

2.3橡胶密封垫材质及装置方式

① 材质的选择

水一水换热器中，冷热介质对橡胶密封垫均无腐蚀性。选用橡胶密封垫材质的关键是耐平和密封功能，橡胶密封垫材质可按文献选用。

② 装置方式的选择

橡胶密封垫常用装置方式爲粘接式、卡扣式。粘接式是在换热器组装时，将橡胶密封垫用胶水粘接在板片密封槽内。卡扣式是在换热器组装时，应用橡胶密封垫和板片边缘的卡扣构造，将橡胶密封垫固定在板片密封槽内。由于卡扣式装置任务量很小，换热器装配时橡胶密封垫损坏率低，而且不存在胶水中能够含有的氯离子形成对板片的腐蚀，因而运用较多。

2.4合理选用板片材质

不锈钢板片能够发生腐蚀生效的景象有点蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀、晶间腐蚀、平均腐蚀等，应力腐蚀的发作率较高。