近期接触到这种小型的换热器,其小巧的体型表现出的换热能力相当**,这里简单分享一下。
板式换热器是一种通用换热设备,广泛应用于机械、电力、化工、医药等各种需要进行热交换的行业场合。根据换热板的材质能适用水-水、水-油、水-蒸汽以及冷媒、空气这些介质之间的热交换。板式换热器因其波纹板的交错设置,能使流体在较低的雷诺数(Re=50~200)下产生紊流,其传热系数较管壳式高出3-5倍。图片来源网络,侵删
钎焊板式换热器是传统板式换热器的小型化,其换热器板片多采用304/316L不锈钢压制成型。如上图,相邻的板片的凹凸纹路呈180°相反组合,在其脊线位置形成交错的接触点。这些接触点在真空焊接后闭合,以此形成复杂的交错槽道系统,换热器中的介质在这些槽道中产生强烈的紊流,从而达到高传热的效果。钎焊的材料为铜,铜的熔点在1083℃左右,而不锈钢在1539℃。在真空中加热到1100℃以上时,铜焊料熔融后在虹吸原理下在这些接触点处填充。此外,市面上也有使用镍作为钎焊材料的产品。
钎焊板式换热器一般能承受温度在-196到225℃,耐压≤4.5MPa,能满足绝大部分的使用情况。同时因采用不锈钢作为基体,对介质的要求有一定的放松。一般要求介质PH值6-8,氯离子等要求在200mg/L以下。接口布局灵活
通常来说,水-水热交换情况下,钎焊板式换热器的传热系数K能达到3000-6000 kcal/m2·℃·h,在具体的计算中,K值的确定与水的温度、压力损失有关。而在水-油的情况下,其传热系数K在600-1500 kcal/m2·℃·h范围内,同样,要确定K值则需要根据温度、压力损失、粘度以及导热系数来确定。
在选用换热器时,注意换热器的效率,一般厂家提供的数据在90%以上。但在实际应用中,这个数据是虚高的,考虑到后期可能出现的结垢等问题,换热效率建议在计算时采用70%-80%。
板式换热器的优势之一就是能增加板片的数量来达到增加换热功率的效果,其选型的一个重要参数为换热面积F(单位:m2),可以根据需求定制。
换热器功率:Q=F·K·Δtm
F:换热器面积 Δtm:两侧流体的对数平均温差
一般来说:Q=Q1=Q2
Q1:冷流体热量 Q2:热流体热量(脚标对应冷热)
Q1=qv1·ρ1·Cp1(T1-T2)
Q2=qv2·ρ2·Cp2(t2-t1)
qv:流体的质量流量,单位kg/h
ρ:流体的密度,单位kg/m3
Cp:比热容,单位kJ/kg·℃
T、t:流体进出处的温度
对于对数平均温差Δtm,需要考虑在使用时,冷热流体的朝向问题。通常来说,逆流比对流的交换效率要高。
板式换热器的温度时变化的,为了得到一个相对准确的值,可以用下面的公式进行计算。
当Δt2/Δt1<1.7时,Δtm=(Δt1+Δt2)/2
当Δt2/Δt1>1.7时
Δt1:温差变化中的较小值 Δt2:温差变化中的较大值
要计算换热面积
F=Q/(ε·K·Δtm)
换热系数K如果需要通过计算得出**值,则需要厂家提供板片纹路的具体参数,来通过已知换热系数K的上下限,得出换热面积F的范围值,并多次校核流体进出口间压降ΔP,逐步倒推出合理的参数结果。
在实际选型中,厂家很难也不愿意提供参数,因此到这一步时,只能通过预留安全系数的方法,综合考虑压降的容忍程度等来进行面积的确定。
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