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板式换热器

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板式换热器

  • 所属分类:板式换热器

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  • 发布日期:2019/05/20
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  • 详细介绍

板式换热器是由传热板片、密封胶垫、框架和夹紧螺栓等主要零部件组成。是用薄金属制成具有一定形状波纹的换热板片,然后叠装而成达到一种换热器,工作流体在两块板片所形成的窄而曲折的通道中流过,冷热流体依次通过各个流道,中间隔一层板片,通过此板片进行换热。

传热板片四个角开有角孔,镶贴有密封胶垫的传热板片安装在固定夹紧板和活动夹紧板之间的框架上,用夹紧螺柱夹紧。传热板片波纹为人字形,相邻板片具有反方向的人字形沟槽,沟槽的交叉点相互支撑形成接触点,介质流动时形成湍流,从而获得很高的传热效率。

板式换热器

板式换热器是以波纹为传热面的新型、高效换热器,它具有如下特点:

1、使用寿命长:传热板片压制成型时,采用合模新工艺,保证了板片均匀压制,波纹尺寸精确,使得传热板片各部分耐腐蚀能力及机械强度均匀,从而延长了板式换热器的使用寿命。

2、拆装清洗方便,甚至可以不必完全拆开仅把压紧螺栓松开就可抽出板片清洗,更换垫片,更换板片。

3、传热板片流道四周采用加强结构,波纹尺寸合理,使得各接触点分布均匀,提高了耐压能力;波纹采用流线型,避免流动死区,流道当量直径大,阻力损失小。

4、板式换热器传热系数高,一般可达到4000-7000W/m2(介质同为水-水)。传热板片波纹结构科学合理,有利于强化传热,可以使介质在较低流速下形成激烈的湍流,结垢可能性降低,传热效率高。

一、板式换热器技术特点

BR、BRB系列板式换热器是我公司采用德国技术(引进V系列压型、落料模具技术)研制的新一代产品。在设计和制造时采用了计算机优化设计和计算机辅助制造技术,并对常见的工况进行了计算机模拟,从而保证了设计与工况的一致性。

板式换热器

板式换热器的结构和一般特点:

板片组包括一定数量的传热板片,根据传热面积的需要确定。

板片上的密封垫片保证流道相互密封。密封垫片还决定换热器中流体流动的方向。

框架是用紧固螺栓将板片固定。

进出口介质的接口通常在换热器的固定压紧板上。在多通道情况下,连接口必须在固定压紧板上。

相邻的板形成流道分别走热和冷介质。

通常,单通道换热器用于两种介质100%逆流。所有接口均位于固定压紧板上,便于安装和维修。

若两种介质的流道数相同,可达100%的逆流。

安装迅速,维修方便。

二、板式换热器的主要技术改进特点:

(一)换热器的传热板片:

采用进口浦项制铁、日本金属株式会社、德国克虏伯不锈钢板材或日本神户制钢的钛板,在1万吨板式换热器专用油压机上一次压制成形,避免了重复冲压,板片冲压时采用双面涂油覆膜技术,保证板片成型精度高,板片减薄量控制在0.1mm, 模具为组合式合模即整个模具由若干块小模具拼装而成即保证板片冲压成型应力均匀同时当其中某块模具出现磨损时可迅速更换,保证模具的精度,板片设计采用超细网格的数值模拟技术结合精密的实验测量方法,设计出流动和传热性能优越的换热板片;板片在低流速下能够产生高湍流及高换热系数;板片在一定的换热系数下具有更小的阻力系数;“人”字形波纹板片在板片之间形成多达数千个接触点,压制的板片具有极高的精度,它使得板片之间的接触点承压均匀,从而能承受高达25bar以上的压力。

1、板片刚度好。因此垫片的厚度和宽度(即体积)要大许多,在同样的工作压力下,垫片在单位体积上的压力要小许多,因此永久变形小,使用寿命长。

2、传热系数高,高效节能,是因为液体进入板式换热器板间后,湍流非常发达,湍流的形成与板片间的支撑触点有很密切的关系,众多的支撑触点使换热器的换热能力得到提高,承压能力得到加强。

3、板间距即波纹高度或垫片槽深度比普通型高25%,延长了液体在板间的换热时间,从而使传热更充分,增大了冷热介质温差,提高了热效率,最小换热温差仅为1℃。

4、不等截面板式换热器的优点:

A不等截面板式换热器是将板片压制成两侧流体通道横截面积不等的波纹,然后把两片(A板和B板)流体通道横截面积大的波纹的一面相对组成宽流道,把两片板片(B板和A板)流体通道横截面积小的波纹的一面相对组成窄流道。

宽窄流道横截面积之比约为2:1。大多数供热场合冷介质流量比热介质流量大,让大流量的冷介质走宽流道,让小流量热介质走窄流道,在单流程的情况下,可使冷热介质在板间的流速接近或相等,这样可提高板式换热器的换热能力,即提高换热系数。同时保证宽流道介质不堵塞及较小的压降。

B不等截面板式换热器的接管都在一侧,可使设备更有利于安装、调试和维护。

C在冷热介质处理量不等的情况下,选用不等截面板式换热器可以减少一定的设备选用面积,可减少部分设备投资,一般减少20%。

D不等截面板式换热器板间介质采用对角逆流的形式,更有利于冷热介质的热交换。

(窄流道板片/宽流道板片)

窄流道板片/宽流道板片

(上图中深色为宽流道板间距流通面积为窄流道的1.3或2或2.5或3倍,板间距6~8mm)

5、板片进口分流区采用网格状设计

板片的进口分流区设计有流线引导槽,它具有拉近不同流道上的流动阻力之差别的作用,使得流体在板片换热区域均匀分布,从而避免了不均匀流量分配和流动死角所带来的换热效率下降,点蚀和结垢等弊端。对于宽度较大的板片,还增加了顺等势线均压槽,从而形成了流线引导槽和顺等势线均压槽交叉形成的阻力很小,具有近乎完美的均流作用的网格状进口分流区。同时分流区还起到快速形成紊流强烈换热的作用,使分流区提前参与换热,有效的提高了换热长度,减少换热面积。(普通板片分流设计的弊病:在同角流时冷介质若从左侧进出板片,在短路效果作用下冷介质在板片左侧易形成紊流高效换热区,右侧则易形成流动死区;而热介质从右侧进出板片,在短路效果作用下热介质在板片右侧易形成紊流高效换热区,左侧则易形成流动死区;使换热效果恶化)。

6、板片悬挂定位锁定系统

板片采用燕尾槽形状的悬挂定位系统。该系统有三个功能:

悬挂:将板片悬挂在上导杆上,使其能沿上导杆前后自由滑动;

定位:使板片上下左右定位准确;

锁定:最新设计的燕尾槽折边使得板片在夹紧时能自动相互锁住,从而保证所有的板片在任何安装条件下都能精确地对齐,避免了人为因素所造成的偏差。采用板片四角凹凸槽定位技术,使板片在装配时互相咬边锁定,永不错位。

板式换热器

7、采用热混流技术。

传热板片分为锐角和钝角人字型板。锐角板压降小,紊流换热程度差;钝角板压降大,紊流换热程度强烈。选型设计流道时既有锐角锐角流道、钝角钝角流道、也有钝角锐角新型组合流道以适应不同压降和换热的要求。被加热水被分流到不同型的流道内(钝角钝角流道被加热水出口温度高于正常温度,锐角锐角流道低于正常温度,锐角钝角流道接近正常温度)通过热混流实现最好的传热性能和流通性能。

(二)密封垫片:

选用中美合资派克公司生产的高品质胶垫片。一律采用国际上声誉显著的厂家(美国杜邦德国贝尔)所提供的原料制造而成,有很长的使用寿命。其独特设计的“凸”形截面能大大增强密封性。

1、采用机械卡扣的免粘贴式挂垫。

密封垫片镶嵌在密封槽内,由周边的挂钩固定,提高了密封垫片工作的可靠性,板片垫片槽的设计科学合理,使成形板片刚度均匀一致,避免了刚度不均匀现象的发生,有效地延长了垫片的使用寿命独特的密封垫片结构设计。

与传统胶粘垫片相比有以下优点:

a维修方便,并能迅速简单地替换,垫片可重复利用3—5次。

b能有效避免粘剂中因含有大量氯离子而造成对不锈钢板片的腐蚀,保护板片,可防止粘贴式板换板片密封凹槽因腐蚀造成的泄露。          

c承压性能好。垫片四周的若干小扣与板片嵌入式连接,增加了垫片的定位性,在承压状态下垫片不滑动,承压能力比胶粘式连接高0.4Mpa。

外卡扣设计/内卡扣设计

板片的密封槽两侧都有连续分布的侧边,而且通常一侧是直边,另一侧是不规则波纹状的侧边。连续的侧边能对密封垫起到强有力支撑,而波纹状的板片侧边与波纹状的密封垫侧边正好相互咬合,使密封垫在板片上固定得更加牢固,不易因压力波动等原因而滑出密封槽。
最新开发的专利技术,不仅使得免粘结密封垫的安装十分简便,而且密封垫外侧的山脊状凸起物正好与另一板片背部的凹槽相吻合,使得整个板片组在夹紧时相互卡住,避免错位。

2、角孔采用双道密封。

在夹紧镙栓的作用下板片四周凹槽的垫片不易脱槽错位,而角孔内侧的垫片相对来说定位性薄弱,因此在进出口两种介质被双道密封垫分开,防止任何处理之间的介质混合。另处,在垫片结构设计中,充分考虑了垫片在多次拆装后的永久变形问题,新设备出厂时规定的夹紧尽寸下,板片之间并未刚性接触,而是预留了0.1mm 的间隙,多次拆装后尚有进一步夹紧的余地,以保证垫片的密封性能。这种结构设计提高了换热器长期可靠的运行性能。

3、密封垫在冷热流体间设置两道密封,中间设有泄漏检查孔。

无论是冷流体还是热流体的内密封发生损坏,所泄漏的流体都会经泄漏区从特别设计的密封垫泄漏孔流到外界,而不会相互掺混。检查孔处垫片为一半厚度,长度为2cm。

4、采用特殊粘较加高温固化粘接工艺

在同行业中率先采用高温固化粘接工艺,密封粘胶根据水质特点选用美国3M公司生产的特殊产品,并采用配套先进涂胶设备喷涂粘胶,从而保证板式换热器密封垫片的粘接稳定性和密封垫片的使用寿命,板片和密封垫片粘接后,在一定的预紧力条件下放入160℃的高温烘箱中恒温烘干8小时,板片和密封垫片之间发生高温聚合反应,从而使板片与密封垫片的粘接更加牢固,所以组装后的板式换热器的板片在160℃以下的运行工况经过多次拆装而密封垫片不会脱落。

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关键词:板式换热器,高效换热器,可拆式板式换热器

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