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1、1板式換熱器的結構設計與計算 姓名：指導教師：211.板式換熱器的研究背景和發(fā)展2.板式換熱器的結構和原理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容32 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、結構上的改進，正在進一步擴大它的應用領域。國內的生產(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
2、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43板式換熱器按構造分為可拆卸（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。可拆卸板式換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.板式換熱器結構和原理3542.板式換熱器結構和原理 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、熱流體在板片兩側各自的流道內流動，通過傳熱板片進行熱交換。652.板式換熱器結構和原理傳熱板片 板片以
3、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。板片材料板片材料762.板式換熱器結構和原理傳熱板片872.板式換熱器結構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。墊片材質墊片材質 7982.板式換熱器結構和原理 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
4、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?？蚣苄问桨迨綗峤粨Q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。雙支撐框架式雙支撐框架式 懸臂式懸臂式 帶中間隔板雙撐框架式帶中間隔板雙撐框架式 1092.板式換熱器結構和原理 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的介質流動通道。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。1
5、1102.板式換熱器結構和原理123.板式換熱器的優(yōu)缺點和應用板式換熱器的優(yōu)點板式換熱器的優(yōu)點1.1.傳熱系數(shù)傳熱系數(shù)高高 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)高維旋轉流動，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.結構緊湊，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
6、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.內部充分湍流，所以易于擴散，不易結垢；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25mm，當換熱介質中含有較大的固體顆粒或纖維質，就容易堵塞板間通道 11
7、13板式換熱器的應用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，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，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。船舶，供熱等領域，可加熱，冷卻，蒸發(fā)，濃縮，殺菌，熱回收等。12 3.3.板式換熱器的優(yōu)缺點及應用板式換熱器的優(yōu)缺點及應用14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
8、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、冷熱介質流量相當?shù)那闆r，宜采用等程布置，使介質流向為全逆流；兩側流量相差較大時，流量小的一側應采用多程布置，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，
9、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 134.板式換熱器的計算15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。板間流速的選擇 在通常情況下，板間流速選取范圍在0.2 1.0 m/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，介質的流向能夠實現(xiàn)全逆流，獲得最大的平均溫差；當兩側不等程時。逆流和順流會交替出現(xiàn)。流向的選擇1416 根據(jù)介質的
10、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0.60.8mm，壓制成波紋板后允許有25%的減薄量，于是最薄處為0.450.6mm，因此選用耐腐蝕的材料。密封墊片材料的選擇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6590邵氏硬度，壓縮永久變形量不大于10%，抗拉強度8MPa，延伸率200%板片材料的選擇板片材料的選擇4.板式換熱器的計算15174.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、熱側的密度、比熱容Cp、導熱系數(shù)、運動粘度普朗特數(shù)Pr （3）求換熱量Q
11、 式中：G 質量流量，kg/s；下標 1、2 熱、冷介質 下標、進、出口位置（4）求熱側的流量 162222()pQG Ctt111(-)QGCtt18 （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)n 17 tmax t1 t2tmin t1 t24.板式換熱器的計算 （5）計算對數(shù)平均溫差tm，修正系數(shù) 取值m axm inm axm inlnlmttttt 1918Gn fW式中：n單程中并聯(lián)通道數(shù)；f 板片通道截面積，m2；（9）計算冷熱介質的Re 和 Nu （10）計算冷、熱介質的對流傳熱系數(shù)Nude 3.板式換熱器的計算（8
12、）計算冷、熱介質的板間流速W0.6651u=0.2517RePr0.30.4mNmm熱；冷R e=eWd20（12）計算換熱面積 FF 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%以內時，計算結果正確 194.板式換熱器的計算（11）計算總換熱系數(shù) K1212111/()pKr r 1122(1)mdFFm n m n 21204.板式換熱器的計算（13）計算冷、熱介質的歐拉數(shù)Eu（14）計算壓降P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。0.0581351.42ReEu22 根據(jù)根據(jù)換熱介質種類和設計溫度和壓力等，框架選擇雙支撐框換熱介質種類和設計溫度和壓力等，框架選擇雙支撐框架架；板片選用蘭板片選用蘭州石油機械研究所州石油機械研究所BR05A型板片，波紋為型板片，波紋為雙人字雙人字型型，材料為材料為SUS304；墊片材料選用三元乙丙橡膠。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)為選擇單流程并聯(lián)流程組合，流道數(shù)為7474。進行熱力計算、阻力計算、結構設計以及校核，確定了總傳熱系數(shù)2878W/(m2K)可拆卸板式換熱器。2123謝謝 謝謝 觀觀 看看
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