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優(yōu)化設(shè)計(jì)方法
2.1 提高傳熱效率
板式換熱器是問(wèn)壁傳熱式換熱器,冷熱流體通過(guò)換熱器板片傳熱,流體與板片直接接觸,傳熱方式為熱傳導(dǎo)和對(duì)流傳熱。提高板式換熱器傳熱效率的關(guān)鍵是提高傳熱系數(shù)和對(duì)數(shù)平均溫差。
① 提高換熱器傳熱系數(shù)只有同時(shí)提高板片冷熱兩側(cè)的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù),減小污垢層熱阻,選用熱導(dǎo)率高的板片,減小板片的厚度,才能有效提高換熱器的傳熱系數(shù)。
a.提高板片的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)
由于板式換熱器的波紋能使流體在較小的流速下產(chǎn)生湍流(雷諾數(shù)一150時(shí) ),因此能獲得較高的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù),表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)與板片波紋的幾何結(jié)構(gòu)以及介質(zhì)的流動(dòng)狀態(tài)有關(guān)。板片的波形包括人字形、平直形、球形等。經(jīng)過(guò)多年的研究和實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),波紋斷面形狀為三角形(正弦形表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)大,壓力降較小,受壓時(shí)應(yīng)力分布均勻,但加工困難的人字形板片具有較高的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù),且波紋的夾角越大,板間流道內(nèi)介質(zhì)流速越高,表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)越大。
板式換熱器屬于換熱設(shè)備。在實(shí)際應(yīng)用中有兩種,一種是旋壓法制造的傘板式換熱器,另一種是沖壓法制造的平板換熱器,其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如下:
板式換熱器體積小、占地面積少。
板式換熱器占地面積為同樣換熱能力的列管換熱器的30%左右,若與淋灑式的排管冷卻器相比就更優(yōu)越。
板式換熱器傳熱。
板式換熱器能使兩種熱交換流體處于較低的流速下,增強(qiáng)擾動(dòng),激起湍流,從而強(qiáng)化傳熱,傳熱系數(shù)值K可達(dá)16720J/(m2?h?℃)(水對(duì)水),較之列管換熱器高2~4倍。
板式換熱器組裝靈活。
當(dāng)生產(chǎn)上要求改變工藝條件和產(chǎn)量時(shí),板式換熱器只要增減板片數(shù)量或改變板片組裝流程通道形式,即可滿足要求。
板式換熱器金屬消耗量低。
板式換熱器主要由不銹鋼或鈦合金壓制的傳熱片、密封膠墊、夾緊螺栓和壓緊板整機(jī)框架等零部件組成。板式換熱器的板片每平方米消耗金屬為8kg左右,而同樣參數(shù)的螺旋板式換熱器則需要20kg左右,其他管殼式換熱器就更多了。
板式換熱器熱損失小。
板式換熱器由于僅是板片周圍邊暴露在大氣中,所以熱損失僅1%左右,不需要采用保溫層。