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    「板式換熱器」傳熱的主要影響因素

    發布時間:2019年09月28日
    作者:普瑞普勒(北京)
    字號:

    通常,評價換熱器性能好壞的因素主要有換熱量Q、壓力降△P,耐溫耐壓能力,使用壽命以及無故障運行周期。

    板式換熱器傳熱效率.png

     

    下面普瑞普勒就對數平均溫差壓力降以及板片波紋形狀三點來談談影響板式換熱器傳熱的因素:

    (1)對數平均溫差△tm對傳熱的影響

    由傳熱基本方程式Q=K·A·△tm可知,影響換熱器換熱量的主要因素有傳熱系數K、換熱面積A以及與介質流動狀況相關的對數平均溫差△tm。其中,對數平均溫差是評價板式換熱器傳熱性能的一項重要指標。

    1) 對數溫差的計算:

    換熱器流體形式.png

    式中,△tmax=th1-tc2,△tmin=th2-tc1

    式中,th1、th2——熱側進出口溫度;

         tc2、tc1——冷側進出口溫度。

    根據公式可以看出,提高熱流體溫度或者降低冷流體的溫度,增大兩流體的溫差,可以增加對數平均溫差。

    2) 流體流動形式對對數平均溫差的影響

    板式換熱器常見的流體流動形式有逆流、順流、折流以及混合流等。

     常見流體流動形式.png

    在相同的進出口溫度條件下,逆流的平均溫差較順流大;折流既有順流又有逆流,其平均溫差介于逆流和順流之間。

    此外,多種流動形式組合對對數溫差也有較大影響。因此,盡可能采用純逆流或接近逆流的組合,提高對數平均溫差值。

    3) 流體熱容量對對數平均溫差的影響

    流體熱容量小,在換熱過程中溫差變化快,則平均溫差小,

    相反,若流體熱容量大,在換熱過程中,溫度變化曲線較平整,則平均溫差較大。

    當流體發生相變,釋放或吸收潛熱時,則流體熱容量為較大,平均溫差達到較大值。

    (2)板式換熱器壓力降對傳熱的影響

    板式換熱器作為供熱、制冷等工藝的主要設備,其壓力降是影響傳熱很重要的一點。

    根據經驗,在城鎮集中供熱項目系統中,板式換熱器一次網的壓力降控制在100kpa左右是比較經濟合理的,在該條件下,換熱面積既滿足工況要求,又節約了資源和投資成本。若壓力降較小,控制在30-40kpa左右,則相應的換熱面積會增加20%左右,由此造成的項目投資成本升高。

    因此,根據不同的應用領域和工況,選擇合適的壓力降,可以大大提高板式換熱器傳熱效率,減少投資運行成本。

    (3)板片波紋形狀對傳熱的影響

    板式換熱器板片具有規則的不同形狀的波紋,常見的有人字形波紋,水平平直波紋、斜波紋、針狀波紋等,這些波紋可以加強流體在流道中的擾動,增強傳熱效果。

    以人字型波紋為例,人字型波紋分大角度和小角度,即H板和V板,波紋角度決定了換熱的壓力損失和傳熱效率。H板流動阻力大但傳熱效率高,相反,V板壓力損失小而傳熱效率較低。

    因此,在板式換熱器進行選型設計時,根據應用特性對板片波紋進行配置,可以選擇全H板、全V板或H/V按一定比例進行組合,以獲得更大的傳熱效率,節約更多資源。

     

     

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