板式换热器基本原理 上海艾克森新技术有限公司 概述 ? 板式换热器悬挂式结构由波纹板片、密封垫、固定压 紧板、中间板、活动压紧板、支架、上下定位导杆、 压紧螺栓等主要零件组成。板上有四个角孔，供传热 的两种液体通过，传热板片安装在一个侧面有固定板 和活动板的框架内，用夹紧螺栓夹紧。相邻板片具有 反方向的波纹沟槽，沟槽的交叉点相互支撑形成接触 点，介质流动时形成湍流，从而获得很高的传热效 率。 密封垫片粘在板片上密封流道。 ? 板片和压紧板悬挂在上导杆上并由上下导杆定位，而上下 导杆则固定在支柱上。如果其中一种流体或两种流体在换 热器内不是单**程而需要多板程，则接口位置会根据流 程数来决定开在固定板和（或）活动板上 板式换热器传热机理 ? 板式换热器传热机理是根据热力学定律： “热量总是由高 温物体自发地传向低温物体 , 两种流体存在温度差 , 就必然 有热量进行传递 ”。在换热器设计中，板片按一定的间隔 通过橡胶垫片压紧组成通道，两种存在温度差的流体在受 迫对流传热过程中通过角孔进入板片通道，在相邻通道中 两种不同流体形成逆流或顺流通过板片进行热量的交换。 换热板片被压成各种不同波纹形式，以增加换热板片面积 和刚性。合理的波纹形式使得低雷诺数下流体就可以达到 高度湍流，创造出*高的换热效率。由于热传递板表面采 用波纹结构优化设计 , 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 , 减少边界层热阻强化传热效率。 必须的五个板式换热器选型参数： ? 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 ? *高工作温度 ? *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。 传热速率方程 ? 解决传热问题，都需要从总的传热速率方程出发，即： ? 式中： Q-- 冷流体吸收或热流体放出的热流量， W ； K-- 传热系数， A-- 传热面积， -- 平均传热温差， ℃ 。 ? 从上式可以看出，要想知道换热器的传热面积，只要知道 总换热量，平均对数温差和传热系数就可以得出换热面积。 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。 ? 逆流时： ? 并流时： 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.℃ 或 kcal/h.m2.℃. ? 总的传热系数用下式计算： ? 其中： k= 总传热系数 (W/m2.℃) α 1 = 一次测的对流换热系数 (W/m2.℃) α 2 = 二次测的对流换热系数 (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) 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。 总传热量的计算方法 ? 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

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