波面板壳式换热器的结构与性能

[ 字号: ] [ 关闭 ] 2009-1-2 9:55:14 来自网络 作者:admin 浏览次数: 发表评论

关键词:换热器 传热

介绍了波面板壳式换热器的结构和性能特点。波面板壳式换热器以具有波状表面的波面板束替代管壳式换热器的管束,保留管壳式结构的外形。  

关键词: 供热系统; 波面板壳式换热器; 结构; 性能特点

  目前的供热热源,部分是来自热电厂高温高压的余热蒸汽[1、2]。如果完全采用管式换热器组成的换热机组,由于其工作效率低,则无法满足供热要求。由于板式换热器具有传热效率高、结构紧凑,板片可任意组装等特点,广泛应用于换热机组中。但是板式换热器存在着一些缺点[3、4]:①密封困难,流体容易泄漏。②易发生板结和堵塞。③刚性差,承压能力低。④板式换热器的密封垫圈通常由橡胶制成,其耐温、耐压和耐腐蚀性差。⑤在高温高压的汽/水换热场合,需要采用两级换热的方法(二段式换热机组),通常高温高压蒸汽先进入列管式换热器,目的是把进入板式换热器的加热介质的参数调整到允许范围内,但会大大降低传热效率,造成能源浪费。为了保证供热质量,便于运行调节,减少能源损耗和运行成本,一种新型换热器———波面板壳式换热器逐渐被用户采用。本文对波面板壳式换热器的结构和特点进行探讨。

1 结构

1.1 换热器结构

波面板壳式换热器主要由波面板束(以下简称板束)和壳体两部分组成(见图1)。



板束与壳体、分流室的连接方式均采用法兰连接。这种结构可使整个板束从壳体中抽出,便于清洗和维修。板束一端为固定端,另一端为自由端,有效地解决了板束、壳体热膨胀量不同的问题,提高了设备的可靠性。

1.2 波面板片

波面板片(以下简称板片)是由2块厚度为0.5~2.0mm的不锈钢薄板经点焊、滚焊和成形等加工工艺制造而成,即将2块相同规格的板片周边先进行滚焊和封边处理,板片中央也加有一道滚焊焊道,目的是使板内流体分流。板片上电焊的焊点按正三角形排列,2块板片被焊接为一体(见图2)。板面上焊点处下凹,未焊的地方凸起,使传热表面呈波纹状。板片的两面都是传热面,板腔内形成波纹状流体通道,板外与壳体间形成另一流体通道。



这种随着波面焊点的布置方式不断改变的曲折形通道大大增强了板内流体的湍流效应,流体的流动速度和方向不断变化,可使流体在比较小的雷诺数下达到湍流流态,传热系数比管壳式换热器大大提高[3、5、6]。

1.3 板束

波面板壳式换热器的板束是由不同宽度的板片组成,板片上的出口接管插入开孔管板上的相应位置后,与管板组焊而成(见图3)。工作时板片可能发生振动,在板片与管板连接处通常设有膨胀节。板片之间留有一定的间距,其大小根据流体流量进行设计计算。为了实现更好的换热效果,管板上的开孔交叉排列。这种结构的板束制造方便,对焊接工艺无特殊要求,若一次焊接不成功还可补焊。



2 性能特点

① 传热系数高。采用波面板片换热元件后,流体在流动过程中的流速大小和方向不断改变,加剧了流体的湍流效应。板束中因无折流板,故无流动死角或死区。板片间距可以制作得较小,使内外流道大小基本接近,可以使换热器传热系数大幅提高。经测试,用于汽/水换热时传热系数可达到4~6kW/(m2·K),用于水/水换热时传热系数可达到2.0~3.5kW/(m2·K)。

② 设备紧凑,体积小。由于传热系数、传热效率高,实现相同的传热量所需要的传热元件的面积下降。

③ 密封方式可靠。板片间采用焊接方式密封,通常有两道焊逢,能保证不发生流体泄漏,两种流体不会混合。

④除垢性能好,运行经济安全。由于波面板壳式换热器的传热元件呈波纹状,焊点按正三角形布置,板内形成不断改变的曲折通道,不但增强了板内流体的湍流效应,而且使流体在板内流动过程中流速和方向不断改变,因此增强了流体对整个换热壁面的冲刷作用,使传热面不易结垢。板片在壳体中一端固定,另一端为自由端,因此运行时易于整体变形。由于硬垢与金属的热膨胀系数不同,硬垢在热胀冷缩过程中会自动脱落,被流体带走,起到自洁的作用。

⑤ 壳体与板束间无刚性连接,故无温差应力,波面板壳式换热器可用于有较大温差的流体换热。

⑥ 结构简单,拆卸方便。板束可随壳体端盖一起拉出,便于清洗和检修。根据需要,板片可自由更换。板片间距及排列方式灵活,可根据用户要求进行设计。

⑦ 耐腐蚀,使用寿命长。板片由不锈钢制成,对于含有氯离子的流体可采用钛板制造,保证了换热器的使用寿命。板片的点焊、滚焊制造工艺增强了波面板片的刚性,使较薄的板片可以承受较高的工作压力。

3 结语

波面板壳式换热器的性能介于板式换热器和管壳式换热器二者之间,既克服了板式换热器的缺陷,又兼有板式换热器和管壳式换热器的优点。波面板壳式换热器的传热系数远高于管壳式换热器,仅次于板式换热器。将其应用于换热机组中,将扩大换热机组的应用范围,特别适用于高温高压的汽/水换热场合。



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