《板式換熱器》PPT課件.ppt

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,板式換熱器的結(jié)構(gòu)設計與計算姓名：指導教師：,,1,1.板式換熱器的研究背景和發(fā)展2.板式換熱器的結(jié)構(gòu)和原理,3.板式換熱器的優(yōu)缺點及應用4.板式換熱器的計算,主要內(nèi)容,,2,?板式熱交換器是近幾十年來得到發(fā)展和廣泛應用的,一種新型高效、緊湊的熱交換器。它由一系列互相平行、具有波紋表面的薄金屬板相疊而成，比螺旋板式熱交換器更為緊湊，傳熱性能更好。,?應用面很廣，適宜用于醫(yī)藥、食品、制酒、飲料合,成纖維、造船、化工等工業(yè)，并且隨著板型、結(jié)構(gòu)上的改進，正在進一步擴大它的應用領域。,?國內(nèi)的生產(chǎn)廠家有蘭州石油機械研究所板式換熱器廠、天津太平洋板式換熱器有限公司。我國在板式熱交換器的設計與制造上也已達到較高的水平。?國外著名的生產(chǎn)廠家有瑞典AFLA-LAVAI公司、英國APV公司、日本日阪制作所等。,1.板式換熱器的研究背景和發(fā)展,,3,??,板式換熱器按構(gòu)造分為可拆卸（密封墊式）、釬焊式兩類，以可拆卸式的應用為最廣。它們的工作原理基本相同?？刹鹦栋迨綋Q熱器由三個主要部件：傳熱板片、密封墊片、壓緊裝置及其他一些部件等組成。,2.板式換熱器結(jié)構(gòu)和原理,3,,4,2.板式換熱器結(jié)構(gòu)和原理,?在固定壓緊板上，交,替地安放一張板片和一個墊片，然后安放活動壓緊板，旋緊壓緊螺栓即構(gòu)成板式換熱器。,?各傳熱板片按一定的,順序相疊即形成板片間的流道，冷、熱流體在板片兩側(cè)各自的流道內(nèi)流動，通過傳熱板片進行熱交換。,,5,2.板式換熱器結(jié)構(gòu)和原理,傳熱板片,板片以人字形波紋板和水平平直波紋板為應用最廣。,傳熱板片是板式熱交換器的關(guān)鍵件。它的設計主要考慮兩方面因素:(1)使流體在低速下發(fā)生強烈湍流，以強化傳熱；,(2)提高板片剛度，能耐較高的壓力。,板片材料,,6,2.板式換熱器結(jié)構(gòu)和原理,傳熱板片,,7,2.板式換熱器結(jié)構(gòu)和原理,密封墊片,安裝于密封槽中，防止流體的外漏和兩流體之間內(nèi)漏，運行中承受壓力和溫度，而且受著工作流體的侵蝕，在多次拆裝后還應具有良好的彈性。為了能及時發(fā)現(xiàn)內(nèi)漏，在密封墊片上開有凹槽（信號孔），出現(xiàn)泄漏，流體將首先由此泄出。,,墊片材質(zhì),,7,,8,2.板式換熱器結(jié)構(gòu)和原理,壓緊裝置,它包括固定與活動的壓緊板、壓緊螺栓。它用于將墊片壓緊，產(chǎn)生足夠密封力，使得熱交換器在工作時不發(fā)生泄漏，通過旋緊螺栓來產(chǎn)生壓緊力。,框架形式板式熱交換器有多種框架形式：雙支撐框,架式、懸臂式、帶中間隔板雙支撐框架式等。,,,,,雙支撐框架式懸臂式帶中間隔板雙撐框架式,,9,2.板式換熱器結(jié)構(gòu)和原理,流程組合,為了滿足傳熱和壓力降的要求，對于板式熱交換器可進行多,種方式的流程和流道數(shù)的配置。,流程：在相同的流體相同流動方向的一組平行流動通道,流道：相鄰的兩個板組成的間隙內(nèi)的介質(zhì)流動通道。,流體的流動可以是串聯(lián)、并聯(lián)（這時形成純逆流）和混聯(lián)（一種流體為并聯(lián)，而另一種流體為串聯(lián)）。流程可以是單流程或多流程，兩流體的流程數(shù)可以相等或不相等。,,10,2.板式換熱器結(jié)構(gòu)和原理,,,3.板式換熱器的優(yōu)缺點和應用板式換熱器的優(yōu)點1.傳熱系數(shù)高不存在旁路，板片相互顛倒，流體在流經(jīng)相鄰兩板間的通道時形成復雜三維旋轉(zhuǎn)流動，能使流體以較低的雷諾數(shù)在板片中形成急劇湍流，熱傳導快，傳熱系數(shù)高2.修正系數(shù)大，冷、熱流體流動平行于表面，沒有旁路，冷、熱流體之間的溫度非常接近，溫差極小，對數(shù)平均溫差大，末端溫差小3.結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，重量輕4.容易改變換熱面積和流程，適應性強方便地增加或減少幾板，就可以實現(xiàn)增大或減小傳熱面積的目的；改變板片的布置，可以變化流程組合，適合于新的換熱條件5.內(nèi)部充分湍流，所以易于擴散，不易結(jié)垢；只要螺栓松動，可以輕松地打開并取出板片，清洗或更換板片，，易清潔，易維護，安全6.板式換熱器只有板片外面和墊片暴露在大氣中，熱量損失小，通常在1％左右板式換熱器的缺點1.容量較小，是管殼式換熱器的10%~20%。2.工作壓力，溫度不宜過大，有可能泄露3.單位長度的壓力損失大傳熱面間的間隙較小，傳熱面上有凹凸狀波紋，因此壓力損失大。4.易堵塞板片間通道很窄，一般只有2~5mm，當換熱介質(zhì)中含有較大的固體顆粒或纖維質(zhì)，就容易堵塞板間通道,11,,,板式換熱器的應用化學工業(yè)，食品工業(yè)，冶金工業(yè)，石油工業(yè)，礦山，電廠，核電廠，海上石油平臺，機械工業(yè)，生活污水處理，醫(yī)藥，化工，造紙，紡織，船舶，供熱等領域，可加熱，冷卻，蒸發(fā)，濃縮，殺菌，熱回收等。12,3.板式換熱器的優(yōu)缺點及應用,,,板式換熱器類型的選擇板式換熱器種類較多，每種都有相適應的工況，工程設計中應首先對此作選擇。溫度在200℃以上，壓力大于2Mpa，可以選擇釬焊式板式換熱器對于拆卸比較頻繁的，可選用可拆式換熱器選擇板片主要考慮需要達到的換熱效果以及壓降要求：若承壓要求在1.2Mpa以上，大多數(shù)情況下選擇人字形波紋若壓降要求較小而對換熱效果要求不高，可選用平直形波紋對于壓降與換熱效果都有一定要求的工況，還可以選擇熱混合板片流程組合的選擇板型對稱、冷熱介質(zhì)流量相當?shù)那闆r，宜采用等程布置，使介質(zhì)流向為全逆流；兩側(cè)流量相差較大時，流量小的一側(cè)應采用多程布置，以提高流速，增強換熱效果；一般情況下，在選擇流程時，盡可能采用單程(全并聯(lián))，使設備在使用時拆卸維修都比較方便。若要采用多流程，各流程中通常安排相同的流道數(shù)。流道數(shù)的確定受板間流速的影響，而板間流速的選取有一定的范圍，同時還受到允許壓降的制約。當板間流速一定時，流道數(shù)的多少取決于流量的大小13,4.板式換熱器的計算,,,單板面積的選擇選擇合理的單片面積，能夠避免總板片數(shù)過多或過少。板片過多會使設備占地面,太大；過少，可能會使流程數(shù)增多，壓降增大；同時單片面積的大小在一定程度上還與角孔大小有關(guān)。,板間流速的選擇在通常情況下，板間流速選取范圍在0.2~1.0m/s，在壓降容許的情況下取大值，以獲得更好的換熱效果，從而減小換熱面積。,4.板式換熱器的計算,換熱器采用等程布置，介質(zhì)的流向能夠?qū)崿F(xiàn)全逆流，獲得最大的平均溫差；當兩側(cè)不等程時。逆流和順流會交替出現(xiàn)。,流向的選擇,14,,,根據(jù)介質(zhì)的物理、化學特性進行選擇，主要考慮溫度和腐蝕情況。板片的原材料厚度為0.6~0.8mm，壓制成波紋板后允許有25%的減薄量，于是最薄處為0.45~0.6mm，因此選用耐腐蝕的材料。密封墊片材料的選擇密封墊既要耐溫又要耐腐蝕，硬度一般應在65~90邵氏硬度，壓縮永久變形量不大于10%，抗拉強度≥8MPa，延伸率≥200%,板片材料的選擇,4.板式換熱器的計算,15,,,4.板式換熱器的計算對數(shù)平均溫差法（LMTD）計算過程（1）已知冷水的流量190t/h，冷熱水的進出口溫度95/55℃,10/50℃。（2）查冷、熱側(cè)的密度ρ、比熱容Cp、導熱系數(shù)λ、運動粘度ν普朗特數(shù)Pr（3）求換熱量Q,式中：,G——質(zhì)量流量，kg/s；下標1、2——熱、冷介質(zhì)下標、"——進、出口位置（4）求熱側(cè)的流量16,,,,,,,（6）選擇板式換熱器型號（主要是單片面積及形式）（7）假設該型號換熱器的流程組合，即假定流程數(shù)m,流道數(shù)n17,,?tmax?t1?t"2?tmin?t"1?t2,4.板式換熱器的計算（5）計算對數(shù)平均溫差Δtm，修正系數(shù)Ψ取值,,,,,,,18,Gρnf,W?,式中：n——單程中并聯(lián)通道數(shù)；f——板片通道截面積，m2；（9）計算冷熱介質(zhì)的Re和Nu（10）計算冷、熱介質(zhì)的對流傳熱系數(shù)α,Nu?de,??,3.板式換熱器的計算（8）計算冷、熱介質(zhì)的板間流速W,,,,,,,,,,,（12）計算換熱面積F,F?,QK?tm,,將理論值F，與預計值Fm相比較，通常認為兩者誤差值在5%以內(nèi)時，計算結(jié)果正確19,4.板式換熱器的計算（11）計算總換熱系數(shù)K,,20,4.板式換熱器的計算,（13）計算冷、熱介質(zhì)的歐拉數(shù)Eu（14）計算壓降ΔP,?計算出的壓降值應小于0.5Mpa這主要考慮在,角孔處以及流向改變時產(chǎn)生壓降?若實際壓降超過允許值時，應改變板型或者流程,組合，重新進行傳熱及壓降計算。,,,根據(jù)換熱介質(zhì)種類和設計溫度和壓力等，框架選擇雙支撐框架；板片選用蘭州石油機械研究所BR05A型板片，波紋為雙人字型，材料為SUS304；墊片材料選用三元乙丙橡膠。選擇單流程并聯(lián)流程組合，流道數(shù)為74。進行熱力計算、阻力計算、結(jié)構(gòu)設計以及校核，確定了總傳熱系數(shù)2878W/(m2K)可拆卸板式換熱器。,21,,,謝謝觀看,