换热器设计

工作原理

  板之间形成通道,并且布置角端口,使得两个介质通过交替通道流动。热量通过通道之间的板传递,并产生完整的逆流,以达到最高的效率。板的波纹提供板之间的通道,支撑每个板相对于相邻板,并增强湍流,从而产生有效的热传递。

板式换热器构成

板式换热器(PHE)由多个平行的流动通道组成,由相邻的金属板形成,相邻的金属板由垫板材料围绕每个板的周边焊接或分离。板可以由多种金属形成,但通常由不锈钢制成。制造过程将板压成波纹形状,每个板类型都是不同的,并且是每个制造商专有的。波纹(常见的H/V板)既增加了流的混合,又增加了强度和支撑板。相邻板之间的流道宽度从0.05英寸到0.25英寸不等。(1.27至6.35 mm)和相邻板的肋骨以规则间隔彼此接触。

PHES可被设计为真正的逆流,因为冷热流通过交换器的整个长度上的相邻通道。这种设计允许接近传统的管壳式换热器可能接近的温度。PHE设施的组装机械清洗,并允许附加或移除板以增加或减少换热器的传热表面积。PHE的主要优点是其紧凑的尺寸和高的传热效率,从而减少了单位、较小的空间和用于海上平台和减轻重量的数量。当等效的管壳式换热器需要在合金外壳或管中时,它们在成本上特别有吸引力。对于所有类型的PHES和焊接的PHEs,推荐的最小建筑材料是304型不锈钢。PHES目前在诸如热回收回路、化学过程冷却器和加热器、油平台应用和海水冷却等液体-液体服务中运行。部分焊接PHE在使用冷却水的产品冷却器中有很好的应用。板框式换热器没有特别考虑,因为稳态设计遵循标准的逆流或平行流动程序。只有在进行传热和流动摩擦相关之前,才有必要设置热源组。板和框架的设计可以类似于板翅设计的流动布置,但对管道歧管几何形状有限制。优化可以以类似于紧凑板翅式换热器的方式进行,但可能是不太全面的,直到获得最好的板波纹的普遍相关性。重要的特征是由金属隔板隔开的垫片组成。结构紧凑,易于清洗。应用最适合的是粘性流体、腐蚀性流体、泥浆、高传热。限制不适用于沸腾或冷凝;垫圈限制35-500。仅用于液-液;不用于气体。碳钢结构0.8—1.5的近似相对成本。用于板和框架设计的入口和返回头,以及板翅设计的相同布置,可以增加到出口瞬态响应和入口扰动的相移。

板式换热器由多个平行流动通道组成,由相邻的金属板形成,相邻的金属板由垫板材料围绕每个板的周边焊接或分离。板可以由多种金属形成,但通常由不锈钢制成。制造过程将板压成波纹形状,每个板类型都是不同的,并且是每个制造商专有的。波纹既增加了流的混合,又增加了强度和支撑板。

板式换热器设计流程

1、计算占空比、传热率。
2、如果规格不完整,则从热平衡中确定未知流体温度或流体流量。
3、计算对数平均温差,δTLM。
4、确定对数平均温度校正因子,Ft.
5、计算修正后的平均温差δTm=FT xδTLM。
6、估算总传热系数。
7、计算所需的表面积。
8、确定所需的板数= 总换热面积/单板表面积。
9、确定流道布置和通过次数。
10、计算每个流的膜传热系数。
11、计算整体系数,允许污垢因素。
12、将计算结果与假定的总体系数进行比较。如果满意,说-10%至+10%错误,继续进行。如果不满意,返回步骤8,增加或减少板的数量。
13、检查每一个通道流质的压降。