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行業(yè)動(dòng)態(tài)
詳細(xì)談?wù)劙迨綋Q熱器的結(jié)構(gòu)和型號(hào)選用參數(shù)
板式換熱器是由數(shù)十塊(或更多)平板式換熱片疊在一起壓緊構(gòu)成。板片是優(yōu)質(zhì)不銹鋼板或鈦板，厚0.6～0.8mm，用大型液壓機(jī)在其表面上壓出特殊設(shè)計(jì)的波紋。在板片的一側(cè)表面上緊貼著用有機(jī)材料(丁晴橡膠、氟橡膠等)制造的墊片，以保持板片間的密封性。這些板片的兩側(cè)用剛性的端蓋及用多個(gè)(6～12個(gè))螺栓壓緊，成為一個(gè)整體(與板框式壓濾機(jī)相似)。每?jī)杉迤g的空隙與墊片共同構(gòu)成流體的通道，物料由上而下或由下而上連續(xù)流動(dòng)。每塊板片的兩側(cè)分別流過(guò)冷的和熱的流體，通過(guò)板片進(jìn)行熱交換，（如下圖所示）。
一、板片的波紋型式很重要，它決定了板片的工作特性。
主要的波紋型式有：水平平直式(或稱洗衣板形)、斜紋式、人字式(ｖ字形)和雙人字型(ｗ字形)，斜形的波紋又有不同的斜角。換熱板片波紋的設(shè)計(jì)和制造是板式換熱器的技術(shù)關(guān)鍵。板片的波紋深度一般為5～6mm，墊片在壓緊后的厚度和它相同，這樣墊片與板片波紋的頂部是在同一平面上，互相緊貼。板片的四角各有一個(gè)大圓孔，分別作為冷熱流體的進(jìn)出通道。板片的波紋有兩個(gè)很重要的功能：
①提高傳熱性能。物料在兩件波紋板之間的縫隙通過(guò)，這些波紋使流體不斷改變流動(dòng)方向，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)和扭轉(zhuǎn)，形成許多微細(xì)的渦流，從而使流體內(nèi)各部分的質(zhì)點(diǎn)不斷迅速轉(zhuǎn)移，使熱交換迅速進(jìn)行；流體的強(qiáng)烈湍流還減少了懸浮微粒在換熱面上的沉積和結(jié)垢，故被稱為“自潔式換熱器”；表面壓成波紋也使實(shí)際換熱面積增大了百分之幾十；所有這些因素都顯著加強(qiáng)了傳熱過(guò)程，使它的傳熱系數(shù)比一般管式加熱器提高幾倍。
②提高板片的剛性和受壓能力。在板片組合壓緊以后，相鄰兩板間有很多波紋的突出點(diǎn)互相接觸，形成很多支承點(diǎn)，從而大大增強(qiáng)了板片的剛性。因此，雖然板片的厚度很薄而面積又很大，也能承受相當(dāng)高的壓力。換熱面的厚度比用加熱管小得多，就大幅度減少了材料消耗和設(shè)備重量。
二、板式換熱器的型號(hào)以板片的型號(hào)來(lái)代表，每種型號(hào)的板片有一定的換熱面積和傳熱特性。
每臺(tái)換熱器所用板片的數(shù)量視所需的總面積而定，變化幅度可以很大。換熱器的框架長(zhǎng)度則按安裝板片的需要，每種型號(hào)均有幾個(gè)不同長(zhǎng)度的等級(jí)。板式換熱器的板片是垂直放置的，物料從上方入，下方出；或從下方入，上方出；冷和熱的物料安排成反方向流動(dòng)，以取得最大的有效溫度差，達(dá)到最高的效率。如果用蒸汽加熱，應(yīng)從上方進(jìn)汽，下方排出凝縮水，被加熱的物料則從下方入，上方出。
板式換熱器通常用單程的工作方式，這對(duì)板片和連接管路的布置是最有利的。在大多數(shù)情況下，適當(dāng)?shù)剡x擇板片的型式和參數(shù)，可以用單程達(dá)到所需的熱交換參數(shù)。但在某些特殊情況下，也可用雙程或四程的方式(但絕不需要象管式加熱器那樣用很多程)。
現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外都有很多生產(chǎn)板式換熱器的制造廠，如瑞典Alfa Laval公司，英國(guó)的APV公司和德國(guó)的Gea公司等；國(guó)內(nèi)如蘭州蘭石、天津板式換熱器廠、四平巨元、上海飲料機(jī)械廠、蘇州安博特?fù)Q熱設(shè)備有限公司等。他們都有多種規(guī)格的產(chǎn)品，其具體樣式和參數(shù)也是多樣化的。 這類(lèi)產(chǎn)品的主要參數(shù)是：?jiǎn)纹瑩Q熱面積(m2)，最大裝機(jī)面積(m2)，通道直徑(mm)，最大物料量(t/h)，每通道流量(kg/s)，傳熱系數(shù)ｋ值(w/ m2.k)，以及框架的尺寸等。有些設(shè)備還表明它的熱力參數(shù)，如θ值和je(kpa/htu)等。ｋ值通常是以水對(duì)水在40℃下、壓力降為50kpa時(shí)測(cè)出的數(shù)值；θ和je值均隨通過(guò)流體量而變化。在產(chǎn)品資料中還標(biāo)明其容許的使用壓力和溫度。
三、關(guān)于板式換熱器的選用，國(guó)外的生產(chǎn)廠家通常是根據(jù)用戶提出有關(guān)的數(shù)據(jù)，主要是冷熱兩種物體的種類(lèi)、數(shù)量和性質(zhì)，以及工作的條件，由他們通過(guò)計(jì)算選擇最佳方案，提供用戶決定。
但國(guó)內(nèi)的制造廠，對(duì)某些行業(yè)較有經(jīng)驗(yàn)，對(duì)某些行業(yè)仍經(jīng)驗(yàn)不足，有時(shí)需由用戶自行選定。這時(shí)要注意如下幾點(diǎn)：
①加熱面積不可按照原有管式加熱器的面積，一般只需后者的30％～50％。應(yīng)通過(guò)有關(guān)傳熱的計(jì)算來(lái)決定(這種計(jì)算比較復(fù)雜，此處難以列出)。
②注意設(shè)備的通道直徑即角孔和連接管的直徑，它決定了物料的最大通過(guò)量。如選用了較大的通道直徑，在以后有需要時(shí)可以增加板片數(shù)量來(lái)提高物料處理量。直徑不足會(huì)限制物料的流量。特別是在使用低壓蒸汽作熱源時(shí)，管徑不足會(huì)使進(jìn)汽量不足，嚴(yán)重降低換熱器的性能。例如，管徑為200mm的換熱器，如管中蒸汽流速為30m/s，當(dāng)蒸汽溫度為100℃時(shí)，通過(guò)的蒸汽量只為2t/h，110℃的蒸汽量為2.8t/h，120℃的蒸汽量為3.8t/h。它們不一定能滿足加熱糖汁的需要，這就會(huì)明顯降低板式換熱器的性能。國(guó)內(nèi)某糖廠新購(gòu)的設(shè)備就因?yàn)檫@個(gè)問(wèn)題(通道直徑不足)而性能很差。
③板片之間的間距(縫隙寬度)也很重要，多數(shù)板式換熱器的這一數(shù)值為5～6mm，可應(yīng)用于液體，也可使用略有正壓的水蒸汽(汽壓0.03～0.1mpa)。有些產(chǎn)品的這一數(shù)值小于4mm，只能用于液體或壓力較高的蒸汽；如使用低壓蒸汽，則因通道面積不夠限制了進(jìn)汽量，也降低了換熱器的性能。
④如果設(shè)備的性能參數(shù)提供了θ值，應(yīng)復(fù)算它是否適當(dāng)。
目前通用的換熱器的板片，由于片間的縫隙和空間較小，用于含有固體雜質(zhì)(特別是纖維狀物)的液體時(shí)易堵塞，而且不適宜使用壓力很低(有真空)的水蒸汽為熱源(因?yàn)樗谋热莺腕w積很大)。80年代末以后，開(kāi)發(fā)制成了一種“寬縫”(wide-gap)的、亦稱自由流動(dòng)(free-flow)的板式換熱器，板片間的寬度較大，平均寬度約12mm，板片之間的空間大很多，可用于含有纖維類(lèi)雜質(zhì)的液體，也可使用低壓(有較高真空度)的、比容很大的蒸汽。這種板片的波紋深度大，用特殊設(shè)計(jì)的波紋形狀來(lái)加強(qiáng)板片的剛性，板片之間的接觸點(diǎn)較少。這種板片較難制造，價(jià)格也較高。
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