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可拆板式换热器

江南官方网站 板式换热器的原理、特点、结构以及其安装使用方法

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  板式换热器是由带一定波纹形状的金属板片叠装而成的新型高效换热器,构造包括垫片、压紧板(活动端板、固定端板)和框架(上、下导杆,前支柱)组成,板片之间由密封垫片进行密封并导流,分隔出冷/热两个流体通道,冷/热换热介质分别在各自通道流过,与相隔的板片进行热量交换,以达到用户所需温度。

  每块板片四角都有开孔,组装成板束后形成流体的分配管和汇集管,冷/热介质热量交换后,从各自的汇集管回流后循环利用。

  其中,焊接板式换热器又分为:半焊接板式换热器、全焊接板式换热器、板壳式换热器、钎焊板式换热器。

  传热板片是换热器主要起换热作用的元件,一般波纹做字形,按照流体介质的不同,传热板片的材质也不一样,大多采用不锈钢和钛材制作而成。

  板式换热器的密封垫片主要是在换热板片之间起密封作用。材质有:丁腈橡胶,三元乙丙橡胶,氟橡胶等,根据不同介质采用不同橡胶。

  夹紧螺栓主要是起紧固两端压板的作用。夹紧螺栓一般是双头螺纹,预紧螺栓时,使固定板片的力矩均匀。

  整机由真空钎焊而成。相邻的通道分别流动两种介质。相邻通道之间的板片压制成波纹。型式,以强化两种介质的热交换。在制冷用钎焊式板式换热器中,水流道总是比制冷剂流道多一个。

  图示为单边流,有些换热器做成对角流,即:Q1和Q3容纳一种介质,而Q2和Q4容纳另一种介质。

  波纹表面板片主要有三种。突起状板、渡纹板和人字型板,在供热领域人字型采用最多。在低流速即0.15~0.85m/s下就能激发湍流流动状态,而且在板片两侧传热系数很高,由数据表明,板式换热器传热系数是列管式的2~4倍,而此时压降相近。

  板式换热器的板材一般采用不锈钢板或钛板等合金钢板,一般板厚仪为0.8~0.9mm,由于板壁薄,使板壁的热阻减小。当然也跟板壁发生强烈的湍流有关,致使换热器表面污垢热阻小。据美国板式换热器制造协会(TEMA)标准规定t板式换热器污垢热阻,当用同样一种介质时,可按列管式换热器内污垢热阻l/5选取。另具一些文献介绍,板式换热器污垢热阻一般约为0.00012m·℃· htkcal。当设计时,介质是凝结水或蒸汽时,板式换热器污垢热阻为0.O0001m·℃·h/kcal,而列管式换热器污垢热阻则是0.0001,两者之倒是1:10。

  这是因为板间具有较高的端流,致使污混杂物悬浮,这时板作为传热面很光滑,即便污垢沉积挂于板上,因无死角,板材表面不易腐蚀,这时湍流有助于自身洗涤,冲刷附着板上的污垢,起剥离作用。同时板间流动,空间小,使介质滞留量少,所以清洗起来简单方便。

  据有关文献报导,一般只有列管热损失1/5左右。同时板式占地面积小,仅为列管式换热器的1/5~1/10,加上列管式换热器抽芯管检修、检查等,这个数就更小,重量轻,在带相同的热负荷时。板式重量只是列管式的1/4左右,这样相应地给检查清洗、保养都带来方便条件。

  在板式换热器发生泄漏对,板式换热器内的介质是泄漏在外表面,不是像列管换热器那样,发生于一次永与二次水互串,并在一般状况下不易发觉。

  根据不同的负荷,可把一个流通的板片数和程数相结合起来,所以板式组装灵活。如果采用中间连接板或中间隔板,可一个台架上装几个换热器,运行不同的负荷,这样可以减少系统中管线、阀门配件等设备,对降低工程造价,减少占地面积都有益处。

  板式换热器是靠垫片进行密封的,密封的周边很长,而且角孔的两道密封处的支撑情况较差,垫片得不到足够的压紧力,所以目前板式换热器的最高工作压力仅为2.5MPa;单板面积在1㎡以上时,其工作压力往往低于2.5MPa。

  板式换热器的工作温度决定于密封垫片能承受的温度。用橡胶类弹性垫片时,最高工作温度在 200 ℃以下;用压缩石棉绒垫片(Caf)时,最高工作温度为250- 260 ℃。

  板式换热器的板间通道很窄,一般为 3-5mm,当换热介质中含有较大的固体颗粒或纤维物质,就容易堵塞板间通道。对这种换热场合,应考虑在入口安装过滤装置,或采用再生冷却系统。

  如果水路从上部接管接入并且压力降较小,低于相应的静压差,那么,水就不会充满BPHE。换热器的上部形成空气腔并阻塞部分传热面。

  用溶剂对焊接表面清洗并去除油污。为避免氧化并冷却BPHE,将氮气吹过被焊接的管路。水侧管路通水并保持流动。焊接开始前就通水并持续到可以手摸BPHE为止。也可以在接管根部缠绕湿布或不断用水冲刷焊件。

  避免在一台冷凝器内使冷凝液进一步过冷,由于K冷凝远大于K过冷,过冷面积和冷凝面积的转换会引起大的容量变化,结果可能是控制问题并产生震荡。除此以外惰性气体还会在冷凝器内被有效分离,并浮在其上部。

  应保持尽可能低的设计冷凝压力,降低冷凝压力意味着给定制冷量下,减少压缩机的耗能,或压缩机耗能一定时,增加制冷量。冷凝温度与入口水温之差控制在5~10℃最为合适。

  压缩机运行过程中,应保持压力不变,当冷却水温降低时,冷凝压力至少不应降低到限定值,如降低过多,热力膨胀阀就不能有足够的压差给出所要求的容量。

  由于冷凝器循环的负荷(冷凝量)大于蒸发器循环的负荷(制冷量),所以最好让冷凝器循环呈逆流(热泵循环),蒸发器循环呈顺流(制冷循环)。

  从经济观点出发,可把压力降调整到一个合理的值,压力降小于0.2~0.3MPa时,在钎焊换热器内不会有侵蚀的危险。流量和压力降必须同时计算,以便求出最佳值。壳管式或套管式换热器利于在大流量,低压力降下工作,而钎焊换热器则相反。

  检查水流动受阻,来自储液器的满溢,以及异常声音等,检查冷凝器外表面的温度变化。大温差有可能是惰性气体阻塞,或水侧阻塞,要不然是制冷剂流动受阻,若不是纯水,检查冷却流体。若是乙二醇水溶液或类似物,可校核其浓度和/或粘度。浓度太高会削弱传热。

  检查冷凝器液体侧中污垢情况和制冷剂侧中润滑油情况,蒸发器和压缩机是否匹配。检查压缩机。在额定压力下压缩机是否排出足够的制冷剂到冷凝器。若排出的比吸入的多,多出的制冷剂不能在冷凝器内冷凝,使容量降低。是否由于压缩机磨损造成制冷剂的内部泄漏?转速和电流消耗是否与其容量相一致?

  容量低,但冷凝液的过冷度又太大,这意味着冷凝液液位过高,阻塞了冷凝器用于冷凝的加热表面。此现象可能是系统中的制冷剂充灌量太多。

  储液器压力控制阀与冷凝器之间距离大,意味着冷凝液在其液位升高以前不得不充满冷凝液管,即响应时间长,与此相反,当冷凝器排液时,响应时间短。

  检查各种阀门的力学性能。尤其是膨胀阀,水中的杂质或因磨损而产生的金属碎屑,很容易阻塞流动并损坏阀门。如果流量减少是由堵塞所造成,其容量同样要降低。这种被堵塞的阀门会通过其不规则的控制运作和/或异常声音显露出来。

  对于与油互溶的制冷剂,如R22,油会影响沸腾放热系数,在R22中油的浓度在3~5%范围内,沸腾放热系数随油浓度的增加而增大,超过5%时,沸腾放热系数又降低。这种影响可用制冷剂-油混合物的表面张力降低,使更多的汽化核心起作用来加以解释。油浓度高时制冷剂中油的影响可以忽略,此时混合物粘度加大将起主导作用。

  制冷剂流入蒸发器进口处已部分汽化,一般对R22入口蒸汽干度约为25%,制冷剂是饱和状态,当液体在蒸发器中上升时,压力降低(压力降和静压的原因)。温度将由进口处降至制冷剂都蒸发的状态点。蒸汽将开始过热。过热度是变化的,对R22一般是5℃。

  蒸汽过热能保护压机免受液滴(5%的不可压缩油滴不会导致液击)蒸发引起的冲击。并能避免液滴冲走压机中的油。

  按照对液击敏感高低程度,分压机类型由高到低依此是:开启活塞式压机,螺杆式压机,对液击最不敏感的是透平压机和涡旋式压机。

  过热度5 ℃可将R22(饱和温度0 ℃)含有1.8%的液滴蒸发为100%的饱和蒸汽(0℃)。

  万一有可能发生不稳定的系统,蒸发器应该设计成其过热度大于5℃的名义过热度。由于正常设计预量和垢阻,实际设计应该如此。这会增大斜率,但是容量有一定损失。

  选择最大容量小于蒸发器零过热度容量的阀门,如果震荡发生,也不会有未蒸发的制冷剂进入压缩机的危险。

  在换热器中,由于管口速度低,危险在于:通过膨胀阀的气态和液态制冷剂,可能分离而进入不同的流道。另一方面,如果管口流速过大,导致管口压降相对于流道压降要大,这将导致制冷剂分液不均。

  以下的各种改善分液不均的方案都有缺陷,正确安装的膨胀阀是使其进口管径尽可能的小(如加装一个带有预混器的接管)。特别对低温制冷,钦宝的分配器是很有效的。其缺点是它很难应用于可逆的系统,即当用作冷凝器时,膨胀阀也应比通常情况稍大。

  制冷剂会从膨胀阀的填料盒泄露出来,因此液态制冷剂会和蒸汽一起进入压缩机。一般 说明书说明,感温包应安装在压力表的上游,以免读数错误,但这意味着进入压缩机的过热度不正确。因此,如果蒸发器和压缩机之间有足够的距离,感温包要放在压力表下游 400~600mm。

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