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壳管式换热器与板式换热器的优缺点分析

(1)传热系数高

  板式换热器由于不同的波纹板相互倒置,构成复杂流道,使流体在波纹板间流道内呈旋转三维流动,能在较低的雷诺效(~般Re=50~200)下产生紊流,所以传热系数高,一般认为是壳管式的3~5倍。

  (2)对数平均温差大,末端温差小

  在壳管式换热器中,两种流体分别在壳程和管程内流动,总体上是错流流动,对数平均温差修正系数小而板式换热器多是并流或逆流流动方式,其修正系数通常在0.95左右。

  此外,冷、热液体在板式换热器内的流动平行于换热面.无旁流,因此使得板式换热器的末端温差小,对水一水换热可低于1℃,而壳管式换热器一般为5℃。

  (3)占地面积小

  板式换热器结构紧凑,单位体积内的换热面积为壳管式的2—5倍,也不象壳管式那样要预留抽出管柬的检修场地,因此实现同样的换热量,扳式换热器占地面积约为壳管式换热器的1/5—1/10。

  (4)容易改变换热面积或流程组合

  只要增加或减少几张板片,即可达到增加或减少换热面积的目的;改变板片排列或更换几张板片,即可达到所要求的流程组合,适应新的换热工况,而壳管式换热器的传热面积几乎不可能增减。

  (5)重量轻

  板式换热器的板片厚度仅为0.4~0.8mm,壳管式换热器的换热管厚度为2.0--2.5mm,壳管式的壳体比扳式换热器的框架重得多,板式换热器一般只有壳管式重量的1/5左右。

  (6)价格低

  采用相同材料,在相同换热面积下.板式换热器价格比壳管式约低40% ~60%。

  (7)制作方便

  板式换热器的传热板是采用冲压加工,标准化程度高,并可大批生产,壳管式换热器一般采用手工制作。

  (8)容易清洗

  框架式板式换热器只要松动压紧螺挂,即可板开板柬,卸下板片进行机械清洗,在需要经常清洗设备的场合使用十分方便。

  (9)热损失小

  板式换热器只有传热板的外壳板暴露在大气中,因此散热损失可以忽略不计,不需要保温措施。而壳管式换热器热损失大,则必需保温。

  (10)容量较小

  是壳管式换热器的10% ~20%。

  (11)单位长度的压力损失大

  由于传热面之间的间隙较小,传热面上有凹凸,因此比传统的光滑管的压力损失大。

  (12)不易结垢

  由于内部水流湍急,不易结垢,其结垢系数仅为管式换热器的1/3~1/10。

  (13)板式换热器采用密封垫密封

  工作压力一般不宜超过2.5MPa,介质温度应低于250~C以下,否则有可能泄漏。

  (14)板片间间距 

  由于板片间通道很窄,一般只有2—5mm,当换热介质含有较大颗粒或纤维物质时,容易堵塞。


换热器安装方法

安装换热器的基础必须满足以使换热器不发生下沉,或使管道把过大的变形传到传热器的接管上。基础一般分为两种:一种为砖砌的鞍形基础,换热器上没有鞍式支座而直接放在鞍形基础上,换热器与基础不加固定,可以随着热膨胀的需要自由移动。另一种为混凝土基础,换热器通过鞍式支座由地脚螺栓将其与基础牢固的连接起来。在安装换热器之前应严格的进行基础质量的检查和验收工作,主要项目如下:基础表面概况;基础标高,平面位置,形状和主要尺寸以及预留孔是否符合实际要求;地脚螺栓的位置是否正确,螺纹情况是否良好,螺帽和垫圈是否齐全;放置垫铁的基础表面是否平整等。基础验收完毕后,在安装换热器之前在基础上放垫铁,安放垫铁处的基础表面必须铲平,使两者能很好的接触。垫铁厚度可以调整,使换热器能达到设计的水平高度。垫铁放置后可增加换热器在基础上的稳定性,并将其重量通过垫铁均匀地传递到基础上去。垫铁可分为平垫铁、斜垫铁和开口垫铁。其中,斜垫铁必须成对使用。地脚螺栓两侧均应有垫铁,垫铁的安装不应妨碍换热器的热膨胀。换热器就位后需用水平仪对换热器找平,这样可使各接管都能在不受力的情况下连接管道。找平后,斜垫铁可与支座焊牢,但不得与下面的平垫铁或滑板焊死。当两个以上重叠式换热器安装时,应在下部换热器找正完毕,并且地脚螺栓充分固定后,再安装上部换热器。可抽管束换热器安装前应抽芯检查,清扫,抽管束时应注意保护密封面和折流板。移动和起吊管束时应将管束放置在专用的支承结构上,以避免损伤换热管。根据换热器的形式,应在换热器的两端留有足够的空间来满足条件(操作)清洗、维修的需要。浮头式换热器的固定头盖端应留有足够的空间以便能从壳体内抽出管束,外头盖端必须也留出一米以上的位置以便装拆外头盖和浮头盖。固定管板式换热器的两端应留出足够的空间以便能抽出和更换管子。并且,用机械法清洗管内时。两端都可以对管子进行刷洗操作。U形管式换热器的固定头盖应留出足够的空间以便抽出管束,也可在其相对的一端留出足够的空间以便能拆卸壳体。换热器不得在超过铭牌规定的条件下运行。应经常对管,壳程介质的温度及压降进行监督,分析换热管的泄漏和结垢情况。管壳式换热器就是利用管子使其内外的物料进行热交换、冷却、冷凝、加热及蒸发等过程,与其他设备相比较,其余腐蚀介质接触的表面积就显得非常大,发生腐蚀穿孔结合处松弛泄漏的危险性很高,因此对换热器的防腐蚀和防泄漏的方法也比其他设备要多加考虑,当换热器用蒸汽来加热或用水来冷却时,水中的溶解物在加热后,大部分溶解度都会有所提高,而硫酸钙类型的物质则几乎没有变化。冷却水经常循环使用,由于水的蒸发,使盐类浓缩,产生沉积或污垢。又因水中含有腐蚀性溶解气体及氯离子等引起设备腐蚀,腐蚀与结垢交替进行,激化了钢材的腐蚀。因此必须经过清洗来改善换热器的性能。由于清洗的困难程度是随着垢层厚度或沉积的增加而迅速增大的,所以清洗间隔时间不宜过长,应根据生产装置的特点,换热介质的性质,腐蚀速度及运行周期等情况定期进行检查,修理及清洗。换热器既可是一种单独的设备,如加热器、冷却器和凝汽器等;也可是某一工艺设备的组成部分,如氨合成塔内的热交换器。由于制造工艺和科学水平的限制,早期的换热器只能采用简单的结构,而且传热面积小、体积大和笨重,如蛇管式换热器等。随着制造工艺的发展,逐步形成一种管壳式换热器,它不仅单位体积具有较大的传热面积,而且传热效果也较好,长期以来在工业生产中成为一种典型的换热器。


板式换热器的特点及工作原理 

    板式热交换器的特点:板式换热器是一种新型的换热设备,它具有传热结构紧凑、占地面积小、易于安装的优点,并且可根据不同的工艺要求,非常方便地组合成任意流量形式。因而它被广泛用于石油、化工、冶金、机械、轻工、食品、电力、涂装、供热等工业领域,近年来在微电子行业的冷却水、纯水和超纯水系统中也被广泛采用。

    板式换热器的工作原理:板式热交换器的工作是通过传热机理进行的,根据热力学定律,热量总是由高温物体自发地传向低温物体。当两种流体存在温度差时,就必然有热量进行传递,两种存在温度差的流体在受迫对流传热过程中,由于板式换热器的换热片表面采用瓦愣波结构优化设计,使其热交换率达到92%以上,即使流体流速在雷诺准数值以下,流体在板片之间的运动亦呈三维运动,促使流体形成剧烈紊动,减少边界层热阻。



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