板式換熱器是由傳熱板片、密封膠墊、框架和夾緊螺栓等主要零部件組成。是用薄金屬制成具有一定形狀波紋的換熱板片,然后疊裝而成達(dá)到一種換熱器,工作流體在兩塊板片所形成的窄而曲折的通道中流過,冷熱流體依次通過各個(gè)流道,中間隔一層板片,通過此板片進(jìn)行換熱。傳熱板片四個(gè)角開有角孔,鑲貼有密封膠墊的傳熱板片安裝在固定夾緊板和活動(dòng)夾緊板之間的框架上,用夾緊螺柱夾緊。傳熱板片波紋為人字形,相鄰板片具有反方向的人字形溝槽,溝槽的交叉點(diǎn)相互支撐形成接觸點(diǎn),介質(zhì)流動(dòng)時(shí)形成湍流,從而獲得很高的傳熱效率。
板式換熱器是以波紋為傳熱面的新型、高效換熱器,它具有如下特點(diǎn):
1.板式換熱器傳熱系數(shù)高,一般可達(dá)到3000-7000W/m2(介質(zhì)同為水-水)。傳熱板片波紋結(jié)構(gòu)科學(xué)合理,有利于強(qiáng)化傳熱,可以使介質(zhì)在較低流速下形成激烈的湍流,結(jié)垢可能性降低,傳熱效率高。
2.使用壽命長:傳熱板片壓制成型時(shí),采用合模新工藝,保證了板片均勻壓制,波紋尺寸精確,使得傳熱板片各部分耐腐蝕能力及機(jī)械強(qiáng)度均勻,從而延長了板式換熱器的使用壽命。
3.拆裝清洗方便,甚至可以不必完全拆開僅把壓緊螺栓松開就可抽出板片清洗,更換墊片,更換板片。
4.傳熱板片流道四周采用加強(qiáng)結(jié)構(gòu),波紋尺寸合理,使得各接觸點(diǎn)分布均勻,提高了耐壓能力;波紋采用流線型,避免流動(dòng)死區(qū),流道當(dāng)量直徑大,阻力損失小。
一、板式換熱器技術(shù)特點(diǎn)
BR、BRB系列板式換熱器是我公司研制的新一代產(chǎn)品。在設(shè)計(jì)和制造時(shí)采用了計(jì)算機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)輔助制造技術(shù),并對(duì)常見的工況進(jìn)行了計(jì)算機(jī)模擬,從而保證了設(shè)計(jì)與工況的一致性。
板片組包括一定數(shù)量的傳熱板片,根據(jù)傳熱面積的需要確定。板片上的密封墊片保證流道相互密封。密封墊片還決定換熱器中流體流動(dòng)的方向。
框架是用緊固螺栓將板片固定。
進(jìn)出口介質(zhì)的接口通常在換熱器的固定壓緊板上。在多通道情況下,連接口必須在固定壓緊板上。相鄰的板形成流道分別走熱和冷介質(zhì)。
通常,單通道換熱器用于兩種介質(zhì)100%逆流。所有接口均位于固定壓緊板上,便于安裝和維修。若兩種介質(zhì)的流道數(shù)相同,可達(dá)100%的逆流。
安裝迅速,維修方便。
二、板式換熱器的主要技術(shù)改進(jìn)特點(diǎn):
(一)換熱器的傳熱板片:
采用不銹鋼板材或鈦板,在1萬噸板式換熱器專用油壓機(jī)上一次壓制成形,避免了重復(fù)沖壓,板片沖壓時(shí)采用雙面涂油覆膜技術(shù),保證板片成型精度高,板片減薄量控制在0.1mm, 模具為組合式合模即整個(gè)模具由若干塊小模具拼裝而成即保證板片沖壓成型應(yīng)力均勻同時(shí)當(dāng)其中某塊模具出現(xiàn)磨損時(shí)可迅速更換,保證模具的精度,板片設(shè)計(jì)采用超細(xì)網(wǎng)格的數(shù)值模擬技術(shù)結(jié)合精密的實(shí)驗(yàn)測量方法,設(shè)計(jì)出流動(dòng)和傳熱性能優(yōu)越的換熱板片;板片在低流速下能夠產(chǎn)生高湍流及高換熱系數(shù);板片在一定的換熱系數(shù)下具有更小的阻力系數(shù);“人”字形波紋板片在板片之間形成多達(dá)數(shù)千個(gè)接觸點(diǎn),壓制的板片具有極高的精度,它使得板片之間的接觸點(diǎn)承壓均勻,從而能承受高達(dá)25bar以上的壓力。
1.板間距即波紋高度或墊片槽深度比普通型高25%,延長了液體在板間的換熱時(shí)間,從而使傳熱更充分,增大了冷熱介質(zhì)溫差,提高了熱效率,最小換熱溫差僅為1℃。
2.傳熱系數(shù)高,高效節(jié)能,是因?yàn)橐后w進(jìn)入板式換熱器板間后,湍流非常發(fā)達(dá),湍流的形成與板片間的支撐觸點(diǎn)有很密切的關(guān)系,眾多的支撐觸點(diǎn)使換熱器的換熱能力得到提高,承壓能力得到加強(qiáng)。
3.板片剛度好。因此墊片的厚度和寬度(即體積)要大許多,在同樣的工作壓力下,墊片在單位體積上的壓力要小許多,因此永久變形小,使用壽命長。
4.不等截面板式換熱器的優(yōu)點(diǎn):
A不等截面板式換熱器是將板片壓制成兩側(cè)流體通道橫截面積不等的波紋,然后把兩片(A板和B板)流體通道橫截面積大的波紋的一面相對(duì)組成寬流道,
把兩片板片(B板和A板)流體通道橫截面積小的波紋的一面相對(duì)組成窄流道。寬窄流道橫截面積之比約為2:1。大多數(shù)供熱場合冷介質(zhì)流量比熱介質(zhì)流量大,讓大流量的冷介質(zhì)走寬流道,讓小流量熱介質(zhì)走窄流道,在單流程的情況下,可使冷熱介質(zhì)在板間的流速接近或相等,這樣可提高板式換熱器的換熱能力,即提高換熱系數(shù)。同時(shí)保證寬流道介質(zhì)不堵塞及較小的壓降。
B不等截面板式換熱器的接管都在一側(cè),可使設(shè)備更有利于安裝、調(diào)試和維護(hù)。
C在冷熱介質(zhì)處理量不等的情況下,選用不等截面板式換熱器可以減少一定的設(shè)備選用面積,可減少部分設(shè)備投資,一般減少20%。
D不等截面板式換熱器板間介質(zhì)采用對(duì)角逆流的形式,更有利于冷熱介質(zhì)的熱交換。
5.板片進(jìn)口分流區(qū)采用網(wǎng)格狀設(shè)計(jì)
板片的進(jìn)口分流區(qū)設(shè)計(jì)有流線引導(dǎo)槽,它具有拉近不同流道上的流動(dòng)阻力之差別的作用,使得流體在板片換熱區(qū)域均勻分布,從而避免了不均勻流量分配和流動(dòng)死角所帶來的換熱效率下降,點(diǎn)蝕和結(jié)垢等弊端。對(duì)于寬度較大的板片,還增加了順等勢線均壓槽,從而形成了流線引導(dǎo)槽和順等勢線均壓槽交叉形成的阻力很小,具有近乎完美的均流作用的網(wǎng)格狀進(jìn)口分流區(qū)。同時(shí)分流區(qū)還起到快速形成紊流強(qiáng)烈換熱的作用,使分流區(qū)提前參與換熱,有效的提高了換熱長度,減少換熱面積。(普通板片分流設(shè)計(jì)的弊?。涸谕橇鲿r(shí)冷介質(zhì)若從左側(cè)進(jìn)出板片,在短路效果作用下冷介質(zhì)在板片左側(cè)易形成紊流高效換熱區(qū),右側(cè)則易形成流動(dòng)死區(qū);而熱介質(zhì)從右側(cè)進(jìn)出板片,在短路效果作用下熱介質(zhì)在板片右側(cè)易形成紊流高效換熱區(qū),左側(cè)則易形成流動(dòng)死區(qū);使換熱效果惡化)。
6.板片懸掛定位鎖定系統(tǒng)
板片采用燕尾槽形狀的懸掛定位系統(tǒng)。該系統(tǒng)有三個(gè)功能:
懸掛:將板片懸掛在上導(dǎo)桿上,使其能沿上導(dǎo)桿前后自由滑動(dòng);
定位:使板片上下左右定位準(zhǔn)確;
鎖定:最新設(shè)計(jì)的燕尾槽折邊使得板片在夾緊時(shí)能自動(dòng)相互鎖住,從而保證所有的板片在任何安裝條件下都能精確地對(duì)齊,避免了人為因素所造成的偏差。采用板片四角凹凸槽定位技術(shù),使板片在裝配時(shí)互相咬邊鎖定,永不錯(cuò)位。
7.采用熱混流技術(shù)。
傳熱板片分為銳角和鈍角人字型板。銳角板壓降小,紊流換熱程度差;鈍角板壓降大,紊流換熱程度強(qiáng)烈。選型設(shè)計(jì)流道時(shí)既有銳角銳角流道、鈍角鈍角流道、也有鈍角銳角新型組合流道以適應(yīng)不同壓降和換熱的要求。被加熱水被分流到不同型的流道內(nèi)(鈍角鈍角流道被加熱水出口溫度高于正常溫度,銳角銳角流道低于正常溫度,銳角鈍角流道接近正常溫度)通過熱混流實(shí)現(xiàn)最好的傳熱性能和流通性能。
(二)密封墊片:
選用中美合資武漢派克公司或西安聯(lián)誼公司生產(chǎn)的高品質(zhì)膠墊片。一律采用國際上聲譽(yù)顯著的廠家所提供的原料制造而成,有很長的使用壽命。其獨(dú)特設(shè)計(jì)的“凸”形截面能大大增強(qiáng)密封性。
采用機(jī)械卡扣的免粘貼式掛墊。
密封墊片鑲嵌在密封槽內(nèi),由周邊的掛鉤固定,提高了密封墊片工作的可靠性,板片墊片槽的設(shè)計(jì)科學(xué)合理,使成形板片剛度均勻一致,避免了剛度不均勻現(xiàn)象的發(fā)生,有效地延長了墊片的使用壽命獨(dú)特的密封墊片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
與傳統(tǒng)膠粘墊片相比有以下優(yōu)點(diǎn):
a承壓性能好。墊片四周的若干小扣與板片嵌入式連接,增加了墊片的定位性,在承壓狀態(tài)下墊片不滑動(dòng),承壓能力比膠粘式連接高0.4Mpa。
b能有效避免粘劑中因含有大量氯離子而造成對(duì)不銹鋼板片的腐蝕,保護(hù)板片,可防止粘貼式板換板片密封凹槽因腐蝕造成的泄露。
c維修方便,并能迅速簡單地替換,墊片可重復(fù)利用3—5次。
A外卡扣設(shè)計(jì)
B內(nèi)卡扣設(shè)計(jì)
板片的密封槽兩側(cè)都有連續(xù)分布的側(cè)邊,而且通常一側(cè)是直邊,另一側(cè)是不規(guī)則波紋狀的側(cè)邊。連續(xù)的側(cè)邊能對(duì)密封墊起到強(qiáng)有力支撐,而波紋狀的板片側(cè)邊與波紋狀的密封墊側(cè)邊正好相互咬合,使密封墊在板片上固定得更加牢固,不
易因壓力波動(dòng)等原因而滑出密封槽。
最新開發(fā)的專利技術(shù),不僅使得免粘結(jié)密封墊的安裝十分簡便,而且密封墊外側(cè)的山脊?fàn)钔蛊鹞镎门c另一板片背部的凹槽相吻合,使得整個(gè)板片組在夾緊時(shí)相互卡住,避免錯(cuò)位。
2.采用特殊粘較加高溫固化粘接工藝
在同行業(yè)中率先采用高溫固化粘接工藝,密封粘膠根據(jù)水質(zhì)特點(diǎn)選用美國3M公司生產(chǎn)的特殊產(chǎn)品,并采用配套先進(jìn)涂膠設(shè)備噴涂粘膠,從而保證板式換熱器密封墊片的粘接穩(wěn)定性和密封墊片的使用壽命,板片和密封墊片粘接后,在一定的預(yù)緊力條件下放入160℃的高溫烘箱中恒溫烘干8小時(shí),板片和密封墊片之間發(fā)生高溫聚合反應(yīng),從而使板片與密封墊片的粘接更加牢固,所以組裝后的板式換熱器的板片在160℃以下的運(yùn)行工況經(jīng)過多次拆裝而密封墊片不會(huì)脫落。
3.角孔采用雙道密封。
在夾緊螺栓的作用下板片四周凹槽的墊片不易脫槽錯(cuò)位,而角孔內(nèi)側(cè)的墊片相對(duì)來說定位性薄弱,因此在進(jìn)出口兩種介質(zhì)被雙道密封墊分開,防止任何處理之間的介質(zhì)混合。另處,在墊片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,充分考慮了墊片在多次拆裝后的永久變形問題,新設(shè)備出廠時(shí)規(guī)定的夾緊盡寸下,板片之間并未剛性接觸,而是預(yù)留了0.1mm 的間隙,多次拆裝后尚有進(jìn)一步夾緊的余地,以保證墊片的密封性能。這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提高了換熱器長期可靠的運(yùn)行性能。
4.密封墊在冷熱流體間設(shè)置兩道密封,中間設(shè)有泄漏檢查孔。
無論是冷流體還是熱流體的內(nèi)密封發(fā)生損壞,所泄漏的流體都會(huì)經(jīng)泄漏區(qū)從特別設(shè)計(jì)的密封墊泄漏孔流到外界,而不會(huì)相互摻混。檢查孔處墊片為一半厚度,長度為2cm。