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板式换热器选型与计算方法

板式换热器选型与计算方法板式换热器的选型与计算方法板式换热器的计算方法板式换热器的计算是一个比较复杂的过程,目前比较流行的方法是对数平均温差法和NTU法。

在计算机没有普及的时候,各个厂家大多采用计算参数近似估算和流速-总传热系数曲线估算方法。

目前,越来越多的厂家采用计算机计算,这样,板式换热器的工艺计算变得快捷、方便、准确。

以下简要说明无相变时板式换热器的一般计算方法,该方法是以传热和压降准则关联式为基础的设计计算方法。

以下五个参数在板式换热器的选型计算中是必须的:总传热量(单位:kW).一次侧、二次侧的进出口温度一次侧、二次侧的允许压力降最高工作温度最大工作压力如果已知传热介质的流量,比热容以及进出口的温度差,总传热量即可计算得出。

温度T1 = 热侧进口温度T2 = 热侧出口温度t1 = 冷侧进口温度t2= 冷侧出口温度热负荷热流量衡算式反映两流体在换热过程中温度变化的相互关系,在换热器保温良好,无热损失的情况下,对于稳态传热过程,其热流量衡算关系为:(热流体放出的热流量)=(冷流体吸收的热流量)在进行热衡算时,对有、无相变化的传热过程其表达式又有所区别。

(1)无相变化传热过程式中Q----冷流体吸收或热流体放出的热流量,W;mh,mc-----热、冷流体的质量流量,kg/s;Cph,Cpc------热、冷流体的比定压热容,kJ/(kg·K);T1,t1 ------热、冷流体的进口温度,K;T2,t2------热、冷流体的出口温度,K。

(2)有相变化传热过程两物流在换热过程中,其中一侧物流发生相变化,如蒸汽冷凝或液体沸腾,其热流量衡算式为:一侧有相变化两侧物流均发生相变化,如一侧冷凝另一侧沸腾的传热过程式中r,r1,r2--------物流相变热,J/kg;D,D1,D2--------相变物流量,kg/s。

对于过冷或过热物流发生相变时的热流量衡算,则应按以上方法分段进行加和计算。

对数平均温差(LMTD)对数平均温差是换热器传热的动力,对数平均温差的大小直接关系到换热器传热难易程度.在某些特殊情况下无法计算对数平均温差,此时用算术平均温差代替对数平均温差,介质在逆流情况和在并流情况下的对数平均温差的计算方式是不同的。

在一些特殊情况下,用算术平均温差代替对数平均温差。

逆流时:并流时:热长(F)热长和一侧的温度差和对数平均温差相关联。

F = dt/LMTD以下四个介质的物理性质影响的传热密度、粘度、比热容、导热系数总传热系数总传热系数是用来衡量换热器传热阻力的一个参数。

传热阻力主要是由传热板片材料和厚度、污垢和流体本身等因素构成。

单位:W/m2 ℃ or kcal/h,m2 ℃.压力降压力降直接影响到板式换热器的大小,如果有较大的允许压力降,则可能减少换热器的成本,但会损失泵的功率,增加运行费用。

一般情况下,在水水换热情况下,允许压力降一般在20-100KPa是可以解接受的。

污垢系数和管壳式换热器相比,板式换热器中水的流动是处于高湍流状态,同一种介质的相对于板式换热器的污垢系数要小的多。

在无法确定水的污垢系数的情况下,在计算时可以保留10%的富裕量。

计算方法热负荷可以用下式表示:Q = m · cp · dtQ = k · A · LMTDQ = 热负荷 (kW)m = 质量流速 (kg/s)cp = 比热(kJ/kg ℃)dt = 介质的进出口温度差(℃)k = 总传热系数(W/m2 ℃)A = 传热面积 (m2)LMTD = 对数平均温差总的传热系数用下式计算:其中:k=总传热系数(W/m2 ℃)α1 = 一次测的换热系数(W/m2 ℃)α2 = 一次测的换热系数(W/m2 ℃)δ=传热板片的厚度(m)λ=板片的导热系数(W/m ℃)R1、R2分别是两侧的污垢系数(m2 ℃/W)α1、α2可以用努赛尔准则式求得。

板式换热器原理与技术维护板式换热器系列产品一、概述板式换热器设备是加热、冷却领域中最新型的设备之一,具有结构紧凑、占地面积小、传热效率高、操作维修方便等优点,并具有处理小温差的能力。

板式换热器作为一种高效节能产品,已广泛应用于矿山、冶金、石油、化工、机械、电力、医药、食品、轻纺、造纸、船舶、海洋开发等各个工业领域、近年来在集中供热和热电联产行业中的推广尤为迅速。

我厂生产的BR、BRB、BZL系列板式换热器,以质优价廉、畅销全国各地,深受各行业用户的赞誉。

此系列板式换热器适用于各种介质和物料的冷却、加热、蒸发、冷凝、消毒和余热回收等工艺过程。

主要技术性能参数如下:1、单板换热面积:0.05㎡-2.0㎡2、装机面积:0.5㎡-700㎡,(在此范围可实现任意规格)。

3、传热系数:2500-6000W/㎡.℃(2150-5160KCal/㎡.h.℃)4、工作压力:0.6-1.6Mpa5、工作温度:最高280℃6、单台最大处理量:1200m3/h二、板式换热器的特点:1、传热系数较高板片选用导热系数较高的材料,如:不锈耐酸钢、工业纯钛、碳素钢、换热器专用铜材等。

经冷冲压形成不同波纹形状结构,板片波纹能使流体在较小的流速下产生湍流。

所以板式换热器具有较高的传热系数。

在相同的情况下,其传热系数比一般钢制管壳式换热器高3-5倍。

换热面积紧为管壳式换热面积的1 /3-1/4。

原因为板片已被腐蚀穿孔。

(3)泄漏:造成此原因多为密封垫片老化或者密封垫片材质选用不适,也可能是各夹紧螺杆的螺母松脱。

凡出现上述各种现象,设备应停止运行,待设备降至室温后再行检查;如属情况(1)时,可松开螺母取下夹紧螺杆并将活动板体移至支柱端,取下板片用清水或肥皂水冲洗,如有固着物可用毛刷或纤维刷除去,严禁用金属刷子(设备无故障、长期运行的设备可按此方法进行清洗)、如属情况(2)时,可透光检查板片或重新单侧交替打压查找裂纹板片予以更换;如情况(3)时,先检查夹紧螺杆的螺母是否松动及夹紧尺寸是否与设备安装图相符,如螺母松动一般夹紧尺寸偏大,可重新拧紧螺母是否松动及夹紧尺寸与图纸相符;若仍然泄漏则需打开设备检查密封垫片,若密封垫片从垫片槽中脱出,要重新粘贴,损坏的进行更换,多数密封垫片一起损坏时,要注意重新选择合适材料的密封垫片。

(四)保养①冬季停止运行的换热器应及时放掉设备内的介质或采取其它的防冻措施,避免冻坏设备。

②设备若长期不使用时,应将拧紧螺栓放松到规定尺寸,以确保垫片及换热器板片的使用寿命,使用时再按要求夹紧。

③设备经常运行时,在信号孔发现介质流出,应进行分析,如是螺栓松动或由于长期热交换而伸长,按要求重新夹紧,但不得过紧以免压坏板片,如是密封垫片老化应予更换。

九、密封垫片的更换1、取下板片拆下密封垫片用汽油将垫片槽内的残胶浸泡1小时后,擦净残胶;2、除去新密封垫片上的脏物;3、用毛刷将粘结剂(401或其它)均匀地涂于板片的垫片槽内(不宜过多),按所需的A板或B板的数量帖上密封垫片,水平叠放平整并在上面压适当的重物,尽量放置于干燥处,经2-6小时即可干固重新装配。

十、设备的水压试验1、当设备经过重新装配后,在使用之前进行液压试验,过程如下:2、检查设备的夹紧尺寸是否符合图纸要求;3、充水或其它流体并排出空气;4、装盲板;5、接通试压泵或其它手动试压装置;6、按设计压力的1.25倍单侧交替打压保压30min无泄漏为合格。

但特别注意的是:打压时压力应缓慢均匀地上升到要求的指标。

十一、板式换热器的夹紧程序(见右图)按设计的流程图进行组装,并按规定顺序进行夹紧。

夹紧时应先拧紧1、2、3、4号螺母。

特别注意的是:在拧紧过程中两板体(活动板和固定板)之间任意位置的水平夹紧状态下的距离偏差不大于5mm;当夹紧至夹紧尺寸时,应认真检查两板体上、下、左、右的距离偏差不大于1mm。

当设备充满液体(或气体)并带有压力时,不允许夹紧。

夹紧顺序图十二、常见故障分析与排除见表2。

进行化验,从其成分的变化来判断。

停机检查方法:1.拆开框架,擦清板片,观察检查漏片(可用透光、着色、目侧等办法)2.如查不出,可擦干净后重组,单侧打压,折开框架,凡不应有水的板侧有水则可制定这对板片有裂纹。

换热效率低:即低流速压降高设法确定迹象如下:1.压降问题(注意低流速,压降高引起)2.换热效率问题:即正常流速效率1.压降问题:1.内部阻塞。

2.流槽阻塞。

3.板片错误放置即颠倒板片排列发生变化。

4.介质粘性较强循环( 流动)较慢。

5.蒸气凝结时,压降高受存在的非凝聚气体影响。

1.拆开换顺清洗内部2.拆开接合部位、清洗出口3.重新排列板片4.重新选型或调整工况条件5.排除非凝聚气体2.换热效率问题:测量进、出口温度和流速,每次测量间隔10分钟、测量6次,按顺序变换每一测量的测量点。

1.板片结垢。

2.板片错误放置造成旁流。

3.实际数据与标定数据不同。

4.流速与标定值有出入。

5.凝聚时故障可能由下列原因引起:①非凝结气体。

②蒸气干度太低。

③冷凝汽排放阀或气泵过小。

④蒸汽控制阀故障。

1,2拆开换热器并进行清洗板片换向,变换板片排列3,4改变流速或要求5,6排除气体更换凝汽排放阀或气泵更换蒸汽控制阀7.修改系统6.换热器内有气体。

7.系统设计的问题。

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