– 流速? – 粘度? 高流速 薄的层流膜 高粘度 厚的层流膜
热能在换热器上的传送
这是在换热板上一点的温度剖面图
T1, 大多数的温度所在的热侧 热侧
流动的方向
换热 壁
T3
T4
流动方向 冷侧 T2, 大多数的低温所在的冷侧 热能的传送动力是二侧温 度的不同
较多的湍流 较薄的层流膜 较小的温度差 较好的热交换
180º
• 备件损耗小 • 完全满足对角流所有的功能
– 较高的设计压力或使用较薄的板 片
• 没有交叉出管口
板片 – 平行流 vs 对角流
平行流 对角流
平行流通过巧克力分布区达到原来对角流的全部功能
板片组 – 单流程
头板II 通道板片 头板 I
热出 冷进
冷出 热进
只有2 块板片不传热－头尾板
板片组 – 双流程板片
– 没有传热介质
对流传送
– 能量被运动着的聚合在一起的细小的物质所传送 – 自然的对流是由于不同的物质密度Natural – 外力作用的对流是由人工造成的 (例如. 泵)
例如：在海滩上的一天，
辐射 对流
传导
在这三种方式中对于换热哪 一个 是最主要和重要的呢？
• 辐射?
- 可以忽略 - 在一定状况下，需引起注意和考虑的 - 对！这是最有效的传热方式
我们的宗旨和使命
永无止境地，不断地优化我们 客户的工艺性能
注重客户
设备配套 部门
备件 和 售后服务 外部的 销售渠道 客户BBCA 工业技术 部门
我们的产品和服务覆盖了绝大多数的工业领域
饮料 生物化学 啤酒 化工 工程 鱼和肉的应用工艺 食品工艺 暖风和空调 石油和天然气 医药 发电厂 冷藏工业 钢铁工业 淀粉 糖 食用植物油
公司简介
阿法拉伐（上海）技术有限公司 备件和售后服务部 2004/5/9
一个国际性的公司
• 总的销售额: MEUR 1 800 • 全球员工人数: 9 378
• 35 大类产品
• 20 研究和开发中心
• 在50个国家设有100多个分公司
• 另外在其它45个国家设立了代表处
古斯塔夫.德.拉伐(1845-1913)
– Counter-current flow allows temperature cross
• 热侧的出口温度低于 冷侧的出口温度 1
2
Q = k * A * LMTD
•
同向流的LMTD
• 什么时候我们需要同向流? 同向流 1 1 2 2 % 热负荷 – 需要控制壁温 (在同向流的情况下更稳定） – 例如,
• 流体的二种流动形式
– 湍流 对流
流体流动的形状 流体的速度分布图
传导
• 没有规则的流动 • 随意的涡流运动 • 在管道壁附近总是有一层层流膜 • 例如：高速流动的水 • 热能在流体内和管道壁上是怎样传送的呢？
流体原理
• 湍流流动 对流 是较好的热能传 • 这些参数是怎样影响层流膜的？ 送
• 专利已经过期
• 我们的竞争对手抄袭我们
A
– 避免了远处的死角
• 充分使用传热面积 • 没有死角区域的结垢
板片 – 波纹深度
•
Alfa Laval 有不同的波纹深度，从1.5mm-11mm以满 足不同工况的需求
板片 – 平行流 vs 对角流
平行流的优势： • 一块板片 & 一条密封垫
– 同一的板片在板片组里 – 旋转180º 可以用于二边通道
“一个高速度的男人”
• 200 个项目和发 明 • 92 专利，包括牛 奶离心分离机 (1878) 和蒸汽涡 轮(1883) • 建立了37 个公司
主要技术
离心分离
世界上最大的用 于牛奶、植物油、 淀粉、葡萄酒、 啤酒、化学制品。 生物疫苗、橡胶 乳胶、矿物油、 工业流体和废水 处理等行业的离 心分离设备的供 应商
H + H = 大角度流道
• 我们在这三种流道中选择 • 根据特殊的工况定身量做和选型
板片 – 波纹和流道
低湍流和压力降 中度湍流和压力降 高湍流和压力降
L + L = L channels 优点：
L + H = M channels 有助于：
H + H = H channels
• • • •
传热效率高 高剪切力 多种传热通道
•
水垢
普遍问题
– 冷却水中的 CaCO3 和Ca(PO4)2 – 避免冷却水的出口温度高于 45-50º C – 高剪切力的设 – 对水系统进行处理 – 定期做在线清洗
CaCO3
Solubility
Sugar
Temperature
板式换热器和列管式换热器的结垢比较 • PHE 的抗结垢性能一致被承认比列管式 – 高湍流 大剪切力 不易结垢 换热器好
最低到 0.4 mm 板片 板片是压制的 流体流过一个通道的整个板片 多种可选用的板材 最高面积达到 2000 m2 /台
板式换热器的进化－－
Alfa Laval 板片的发展
1955
P2 通道: 2.9 mm AISI 316: 0.8 mm 最大压力: 21 barg
1990
M6-M 通道: 3.0 mm AISI 316: 0.5 mm 最大压力: 31 barg
热平衡原理
• 液体－液体
冷媒进口温度 T2 In 冷媒出口温度T2 Out 冷媒流体的出口流量m2 热媒进口温度T1 In
热媒流体的进口流量m1
定义 Q = 热负荷, W (传热率) m = 流体的流量, kg/s Cp = 传热系数, J/kg°C (1 kg的流体每一度所 传送的热量)
冷媒流体的进口流量m2
转换板 隔板 头板 II 头板 I 转向板
通道板
转向板
冷出 热进
– 由于高效率的传热性能使板片温度低 不易结晶和结垢 – 选用合适的材料避免腐蚀 – (列管式换热器有一定的腐蚀范围) – 没有低速区域
Baffles
板式换热器和列管式换热器的结垢比较 • 例如：传热学研究人员对在冷却塔水的 结垢进行研究发现：
流体流速 (m/s) 剪切力 (Pa) PHE 0.45 ca 60 S&T 1.8 m/s ca 15
冷媒所吸收的热量:
热能的损失忽略不计
Q2=m2*Cp2*(T2 Out -T2 In)
Q1 = Q 2
Hvap－ 蒸汽的蒸发系数(焓)－蒸发1kg水所需的热量
热交换公式
Q = k * A * LMTD
• Q = 热负荷 • k = K值－－传热系数 W/m² °C
– K值大= 传热效率高
• A = 有效传热面积 (m² ) – 阿法拉伐的宗旨：同样的传热量,阿法拉
PHE – 流动原理
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• •
我们通常有二种波纹的板片 (L 小角度and H大角度) 这样就有三种不同的流道 (L, M and H)
AL PHE- 板片 & 流道
L: 小角度
H: 大角度
L + L = 小角度流道
L + H = 混合流道
Result: PHE的结垢比列管式低 50-70% – PHE 低流速下的高度湍流 不易结垢
PHE和列管式换热器的比较
1. 较高的传热效率
2. 节省空间
3. 耐腐蚀性能强
4. 便于安装、维护和维修，维护费用节省 5. 可以增加板片来增大换热量 6. 节省能耗，水 7. 使用寿命长 8. 总的运作成本低
古斯塔夫.德.拉伐 的牛奶分离机
120 年的不断发展和研究
主要技术
换热器
是世界换热器的领 导者，产品广泛用 于加热、冷却、工 艺热回收、电厂、 船用及海上钻井， 区域供热和冷藏系 统等
பைடு நூலகம்
诞生于1930年代的世界 第一台板式换热器
70 年连续不断的发展 和研究
主要技术
流体设备
世界上提供泵、阀和其 它一些用于食品、医药 等卫生领域的卫生级流 体传输和传送设备最多、 最广泛的供应商之一
% 热负荷
Q = k * A * LMTD
•
K值的公式
= 传热系数 W/m² °C 1 1 1 δ k = 层流膜的传热系数, W/m² °C R =f 壁厚, m k α1 α 2 λ w = 壁的传导系数, W/m°C
在以下情况下我们得到较高的K 较大的 : – 高度湍流 –薄的层流膜 较小的热阻力 较薄的板片具有较高的传导性
船用
冶炼
废水处理和水的再
循环使用
换热原理
换热的模式
•
物理学定律：
– 热 = 能量
– 如果你拿一个热的东西 … 和一个冷的东西 … 热量总是从热侧传到冷侧
• 辐射（放射）
– 电磁波
传热的三种方式
反射 Absorbed 传输
– 当它到达物体时，它有3个选择方向:
– 没有传热介质
• •
传导
– 分子或原子的振动
热媒出口温度T1 Out 热媒流体的进口流量m1
热媒所摄放的热量: 冷媒所吸收的热量: 热能的损失忽略不计
Q1=m1*Cp1*(T1 In-T1 Out) Q2=m2*Cp2*(T2 Out -T2 In) Q1 = Q 2
热平衡原理
• 蒸汽－液体
我们每一个人都知道蒸汽是什么 蒸汽所摄放的热量: Q1=m1* Hvap
• 传导?
• 对流?
流体原理
• 流体的二种流动形式：
– 层流 传导
流体流动的形状
流体的速度分布图
• 流体流动是有规则的 • 流体的流向是可以描述的 – 流体在流道壁上的流动是较慢的 – 这是由于流道壁上的摩擦力所引起的 • 例如：粘稠的流体或低速流动的水