换热器形式的选择

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1、3.1换热器形式的选择随着科技的发展和生产的需要，传统的管壳式换热器已经达不到要求，这种换热器不仅仅传热能力不足，而且体积较大，运输和维修都比较费力，所以说此次研究中选择的是可拆式换热器。在换热器的发展史上，最典型的就是板式换热器，这种换热器最早出现在20世纪早期，通常都是由金属薄片压缩构成的，后来渐渐的被大家所认可，它最大的特点就是体积小性能高。对于板式换热器来讲，通常我们都会将其划分为焊接式与可拆式两大类，其中钎焊式板式和激光全焊式构成了焊接式，这样的换热器造价比较昂贵，并且没有拆检的功能。随社技术的发展，研制成功了可拆的换热器，该换热器没有了前者的缺陷，往往都是由

2、薄的金属片构成的，存在着大量的小孔，方便了设备的散热，提高了使用的寿命。构成的金属板往往都组装在一个框架内部，用螺丝将它们固定。连接在一起的板片完全对称分布，构成了介质流通的通道。并且其上存在密封良好的垫片，将流体通道堵塞，保证不同的介质处于不同的通道之内，避免出现混流的现象。通常情况下为了保证拥有良好的传热性能，不同的温度的介质往往是逆向流动。按照工艺的要求，流体通道可以设计为单个也可以设定为多个。一般的换热器中，介质接口往往位于固定的板侧，如果是比较特殊的多通，也可以位于压力板一侧。图13是可拆式换热器的结构示意图：图13对比落后的管壳式换热器，其拥有以下几个优势之

3、处：(1)传热性能良好，体积较小。对于板式换热器而言，它的板片往往不规则形的，液体在其内部流动时形成的是特殊结构的三维流动，不管是流动的方向还是速度，都不是稳定不变的，所以就会出现较大的流动，从而形成湍流。介质的流动性强时，避免出现由于杂质存在而导致的沉淀，有效的降低了污垢热阻，另外制造时采用的板片厚度较小，热阻几乎可以忽略不计。除此之外，所有的流通都是按照设定好的通道在流动，不会出现其他情况，所以说总的传热性能良好，在相同的条件下，两者之间的差值达到了3-5倍之多，可是其占地面积仅仅是管壳式的三成左右。(2)传热效率非常高。对于板式换热器来讲，目前已经出现了高标准的换

4、热器，其传热效率比较高，国外一些先进的公司已经将换热器的平均温差控制在=1℃范围内。但是温度过低时，换热器的面积又会变大，所以必须找到一个平衡点，满足工程的需要。(3)对数平均温差大。为了提高传热的效率，通常情况可以选择增大传热对数平均温差，实际的换热器内部，不仅仅是流体的流动方式，还有流动方向都会干扰到温差。按照流体力学进行研究，发现板式换热器内部流体往往是以并流或者逆流的形式进行流动，温差的修正系数往往是0.95。但是在管壳式换热器中，不同的流通往往按照管程和壳程来流动，基本上都是采用的错流的形式，也就是说管程属于混合流动，壳程属于并排流动，导致其温差的修正系数小，

5、通常情况为0.8左右。(4)安装方便，可操作性强，检查维修简单。板式换热器最主要的结构就是多组板片，那么在实际的应用过程中，相关的操作者仅仅提高控制板片的数量就可以实现对温度的调节，所以安装方便，可操作性强，没有复杂的结构。对于可拆式换热器来讲，不需要其他复杂的操作，就可以实现检查维修，所以比较方便。3.2板式换热器板形选择当下，主流的板式换热器中最常见的是人字形波纹板，它的热力学特征一般都是波纹的倾斜角决定的，也就是常说的人字角。对于板式换热器来讲，相关的系数确定时，倾斜的角度越大，那么放出的热量也就越多，导致阻力也变大，这就是典型的H板片；反之倾斜角越小，放出的热量

6、越少，导致阻力也相应的减少，这就是典型的L板片。那么在换热器内部确定其他所有的系数和参数，将H板片和L板片叠加起来，就变成了一种新的通道，它的性能介于两者之间。如果是站在性能的角度分析，完全可以将其划分为第三种板片，这就是典型的M板片。具体的结果如图12表示，一般的换热器中，将H板片的倾斜角确定为60°，L板片的倾斜角确定为30°。3.3板式换热器设计方法衡量板片和流道特点的物理量一般是传热单元数（NTU）。参数一样的板片传热单元数也相同，形成的是比较简单的流体通道，达不到实际工程中相关的要求，所以在设计换热器时，往往会出现下列情况：（1）冷热流道内部流体速度存在差异，

7、尤其是低速流体测压力偏小，为了解决问题只能是采取串联的办法，就会出现换热面积变大的情况。（2）当同时满足流体两侧的压力时，就会出现换热面积过小，热量不足的情况。为了应对出现的问题，ALFA－LAVAL公司找到了热混合的解决办法，最终成功的克服了上述难题。热混合工作原理是：假设在板式换热器内部，拥有两个完全不相同的流道，假设为H和M流道，具体情况如图3所示。当流体在换热器内部流动时，热流体从进口处流入到板间流道内，也就是假设的H和M流道，随后都进入到出口的角孔流道内部，流出的流体温度会存在差别，通常表现出来的是M流道的要略高于H流道的温度，