換熱器其傳熱效率高,體積小,重量輕,污垢系數低,裝配方便,板片品種多,適用范圍廣,供熱行業得到廣泛應用。板式換熱器按組裝方式分為可拆式、焊接式、釬焊式、板殼式等。由于可拆式板式換熱器便于裝配清洗,增減換熱器面積靈活,供熱工程中使用較多。可拆式板式換熱器受橡膠密封墊耐熱溫度的限制,適用于水一水傳熱。本文對提高可拆式板式換熱器效能的優化設計進行研究。
冷熱流體通過換熱器板片傳熱,板式換熱器是問壁傳熱式換熱器。流體與板片直接接觸,傳熱方式為熱傳導和對流傳熱。提高板式換熱器傳熱效率的關鍵是提高傳熱系數和對數平均溫差。提高換熱器傳熱系數只有同時提高板片冷熱兩側的外表傳熱系數。選用熱導率高的板片,減小板片的厚度,才有效提高換熱器的傳熱系數。
1.減小污垢層熱阻傳熱系數降低約10%因此,減小換熱器的污垢層熱阻的關鍵是防止板片結垢。板片結垢厚度為1mm時。必需注意監測換熱器冷熱兩側的水質,防止板片結垢,并防止水中雜物附著在板片上。有些供熱單位為防止盜水及鋼件腐蝕,供熱介質中添加藥劑,因此必需注意水質和黏劑引起雜物沾污換熱器板片。如果水中有黏性雜物,應采用專用過濾器進行處理。選用藥劑時,宜選擇無黏性的藥劑。
2.提高板片的外表傳熱系數外表傳熱系數與板片波紋的幾何結構以及介質的流動狀態有關。板片的波形包括人字形、平直形、球形等。經過多年的研究和實驗發現,由于板式換熱器的波紋能使流體在較小的流速下產生湍流雷諾數一150時因此能獲得較高的外表傳熱系數。波紋斷面形狀為三角形正弦形外表傳熱系數最大,壓力降較小,受壓時應力分布均勻,但加工困難,人字形板片具有較高的外表傳熱系數,且波紋的夾角越大,板間流道內介質流速越高,外表傳熱系數越大。
3.減小板片厚度與換熱器的承壓能力有關。板片加厚,板片的設計厚度與其耐腐蝕性能無關。能提高換熱器的承壓能力。采用人字形板片組合時,相鄰板片互相倒置,波紋相互接觸,形成了密度大、分布均勻的支點,板片角孑L及邊緣密封結構已逐步完善,使換熱器具有很好的承壓能力。國產可拆式板式換熱器最大承壓能力已達到2.5MPa板片厚度對傳熱系數影響很大,厚度減小0.1mm對稱型板式換熱器的總傳熱系數約增加600W/mK非對稱型約增加500W/mK¨滿足換熱器承壓能力的前提下,應盡量選用較小的板片厚度。