板式换热器-PPT学习课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,板式换热器的结构设计与计算,姓名：,指导教师：,1,1,1.,板式换热器的研究背景和发展,2.,板式换热器的结构和原理,3.,板式换热器的优缺点及应用,4.,板式换热器的计算,主要内容,2,2,板式热交换器是近几十年来得到发展和广泛应用的,一种新型高效、紧凑的热交换器。它由一系列互相,平行、具有波纹表面的薄金属板相叠而成，比螺旋,板式热交换器更为紧凑，传热性能更好。,应用面很广，适宜用于医药、食品、制酒、饮料合,成纤维、造船、化工等工业，并且随着板型、结构,上的改进，正在进一步扩大它的应用领域。,国内的生产厂家有兰州石油机械研究所板式换热器厂、天津,太平洋板式换热器有限公司。,我国在板式热交换器的设计与,制造上也已达到较高的水平。,国外著名的生产厂家有瑞典,AFLA-LAVAI,公司、,英国,APV,公司、日本日阪制作所等。,1.,板式换热器的研究背景和发展,3,3,板式换热器按构造分为可拆卸（密封垫式）、钎焊式两类,，,以可拆卸式的应用为最广。它,们的工作原理基本相同。,可拆卸板式换热器由三个主要,部件：,传热板片、密封垫片、,压紧装置及其他一些部件等组,成。,2,.,板式换热器结构和原理,3,4,4,2,.,板式换热器结构和原理,在固定压紧板上，交,替地安放一张板片和一个,垫片，然后安放活动压紧,板，旋紧压紧螺栓即构成,板式换热器。,各传热板片按一定的,顺序相叠即形成板片间的,流道，冷、热流体在板片,两侧各自的流道内流动，,通过传热板片进行热交换。,5,5,2,.,板式换热器结构和原理,传热板片,板片,以人字形波纹板和水平平直波纹板为应用最广。,传热板片是板式热交换器的关键件。它的设计主要考虑两方面因素,:,(1),使流,体在低速下发生强烈湍流，以强化传热；,(2),提高板片刚度，能耐较高的压力。,不锈钢,SU,S304/316/316L,/310S/904,净水、河水、食用油、矿物质,SM0254,稀硫酸、无机水溶液,钛及钛钯,合金,海水、盐水、盐化,镍,Ni200,高温、高浓度苛性钠,哈氏合金,C276/D205/B2G,浓硫酸、盐酸、磷酸,钼,Mo254,稀硫酸、无机水溶液,石墨,盐酸、中浓度硫酸、磷酸、氟酸,板片材料,6,6,2,.,板式换热器结构和原理,传热板片,7,7,2,.,板式换热器结构和原理,密封垫片,安装于密封槽中，防止流体的外漏和两流体之间内漏，运行中承受压力和温度，而且受着工作流体的侵蚀，在多次拆装后还应具有良好的弹性。为了能及时发现内漏，在密封垫片上开有凹槽（,信号孔,），出现泄漏，流体将首先由此泄出。,垫片材质,材质,适用流体,适用最高温度,丁腈橡胶,水、海水、矿物质、盐水,110-140,丁苯橡胶,一般非油介质,180,丁基橡胶,有机酸、无机酸、浓碱液,140,三元乙丙,橡,胶,热水、蒸汽、酸、碱,150-170,氟橡胶,高温水、酸、碱、有机溶剂,180,氯丁橡胶,酸、碱、矿物质、润滑油,130,硅橡胶,食品、油、脂肪、酒精,180-220,石棉,常见流体,250-260,7,8,8,2,.,板式换热器结构和原理,压紧装置,它包括固定与活动的,压紧板、压紧螺栓,。,它用,于将垫片压紧，产生足够密封力，使得热,交换器在工作时不发生泄漏，通过旋紧螺栓来,产生压紧力。,框架形式,板式热交换器有多种框架形式,：双支撑框,架式、悬臂,式、带中间隔板双支撑框架式,等,。,双支撑框架式,悬臂式,带中间隔板双撑框架式,9,9,2,.,板式换热器结构和原理,流程组合,为了满足传热和压力降的要求，对于板式热交换器可进行多,种方式的流程和流道数的配置。,流程：,在相同的流体相同流动方向的一组平行流动通道,流道：,相邻的两个板组成的间隙内的介质流动通道。,流体的流动可以是,串联、并联（这时形成纯逆流）和混联（一种流体为,并联，而另一种流体为串联）。,流程可以是单流程或多流程，两流体的流程数可以相等或不相等,。,10,1,0,2,.,板式换热器结构和原理,11,3.板式换热器的优缺点和应用,板式换热器的优点,1.传热系数,高 不存在旁路，板片相互颠倒，流体在流经相邻两板间的通道时形成复杂三维旋转流动，能使流体以较低的雷诺数在板片中形成急剧湍流，热传导快，传热系数高,2.修正系数大，冷、热流体流动平行于表面，没有旁路，冷、热流体之间的温度非常接近，温差极小，对数平均温差大，末端温差小,3.结构紧凑，占地面积小，重量轻,4.容易改变换热面积和流程，适应性强方便地增加或减少几板，就可以实现增大或减小传热面积的目的；改变板片的布置，可以变化流程组合，适合于新的换热条件,5.内部充分湍流，所以易于扩散，不易结垢；只要螺栓松动，可以轻松地打开并取出板片，清洗或更换板片，易清洁，易维护，安全,6.板式换热器只有板片外面和垫片暴露在大气中，热量损失小，通常在1左右,板式换热器的缺点,1.容量较小，是管壳式换热器的10%,20%。,2.工作压力，温度不宜过大，有可能泄露,3.单位长度的压力损失大 传热面间的间隙较小，传热面上有凹凸状波纹，因此压力损失大。,4.易堵塞 板片间通道很窄，一般只有25mm，当换热介质中含有较大的固体颗粒或纤维质，就容易堵塞板间通道,11,12,板式换热器的应用,化学工业，食品工业，冶金工业，石油工业，矿山，电厂，核电厂，海上石油平台，机械工业，生活污水处理，医药，化工，造纸，纺织，船舶，供热等领域，可加热，冷却，蒸发，浓缩，杀菌，热回收等。,12,3.板式换热器的优缺点及应用,13,板式换热器类型的选择,板式换热器种类较多，每种都有相适应的工况，工程设计中应首先对此作选择。,温度在,200,以上，压力大于,2Mpa,，可以选择钎焊式板式换热器,对于拆卸比较频繁的，可选用可拆式换热器,选择板片,主要考虑需要达到的换热效果以及压降要求：,若承压要求在,1.2Mpa,以上，大多数情,况下选择人字形波纹,若压降要求较小而对换热效果要求不高，可选用平直形波纹,对于压降与换热效果都有一定要求的工况，还可以选择热混合板片,流程组合的选择,板型对称、冷热介质流量相当的情况，宜采用等程布,置，使介质流向为全逆流；,两侧流量相差较大时，流量小的一侧应采用多,程,布置，以提高流速，增强换热效果；,一般情况下，在选择流程时，尽可能采用单程,(,全并联,),，使设备在使用时拆卸维修都比较方,便。若要采用多流程，各流程中通常安排相同的流道数。,流道数的确定受板间流速的影响，而板间流速的选取有一定的范围，同时还受到允许,压降的制约。当板间流速一定时，流道数的多少取决于流量的大小,13,4,.,板式换热器的计算,14,单板面积的选择,选择合理的单片面积，能够避免总板片数过多或过少。板片过多会使设备占地面,太大；过少，可能会使流程数增多，压降增大；同时单片面积的大小在一定程度上还,与角孔大小有关。,板间流速的选择,在通常情况下，板间流速选取范围在,0.2 1.0 m/s,，在压降容许的情况下取大值，以,获得更好的换热效果，从而减小换热面积。,4,.,板式换热器的计算,换热器采用等程布置，介质的流向能够实现全逆流，获得最大的平均温差；,当两侧不等程时。逆流和顺流会交替出现。,流向的选择,1,4,15,根据介质的物理、化学特性进行选择，主要考虑温度和腐蚀情,况。,板片的原材料厚度为,0.60.8mm,，压制成波纹板后允,许有,25%,的减薄量，于是最薄处为,0.450.6mm,，因此选用耐腐蚀的材料。,密封垫片材料的选择,密封垫既要耐温又要耐腐蚀，硬度一般应在,6590,邵氏硬度，压缩永久变形量不大于,10%,，抗拉强度,8MPa,，延伸率,200%,板片材料的选择,4,.,板式换热器的计算,1,5,16,4,.,板式换热器的计算,对数平均温差法（,LMTD,）计算过程,（,1,）已知冷水的,流量190t/h冷热水的,进出口温度95/55,10/50,。,（2）查冷、热侧的密度,、比热容Cp、导热系数,、运动粘度,普朗特数Pr,（,3,）求换热量,Q,式中：,G,质量流量，,kg/s,；,下标,1,、,2,热、冷介质,下标,、,进、出口位置,（,4,）求热侧的流量,16,17,（,6,）选择板式换热器型号（主要是单片面积及形式）,（,7,）假设该型号换热器的,流程组合，,即假定,流程数m,流道数n,17,t,max,t,1,t,2,t,min,t,1,t,2,4,.,板式换热器的计算,（,5,）计算对数平均,温差,t,m,，,修正系数,取值,单通流道截面积,f,d,0.000,161,m,2,板片厚度,0.7,mm,波纹深度,3.,8,mm,单片换热面积,F,d,0.502,m,2,板片尺寸,1490,485mm,板片平均间隙,b,3.8,mm,板片当量直径,d,e,7.6,mm,18,18,G,n,f,W,式中：,n,单程中并联通道数；,f,板片通道截面积，,m,2,；,（,9,）计算冷热介质的,Re,和,Nu,（,10,）计算冷、热介质的,对流传热系,数,Nu,d,e,3.,板式换热器的计算,（,8,）计算冷、热介,质的板间,流速,W,19,（,1,2,）计算换热面积,F,F,Q,K,t,m,将理论值,F,，与预计值,F,m,相比较，通常认为两者误差值在,5%,以内时，计算结果正确,19,4,.,板式换热器的计算,（,11,）计算总换热系,数,K,20,20,4,.,板式换热器的计算,（,1,3,）,计算冷、热介质的,欧拉数,Eu,（,1,4,）计算压降,P,计算出的压降值应小于0.5Mpa这主要考虑在,角孔处以及流向改变时产生压降,若实际压降超过允许值时，应改变板型或者流程,组合，重新进行传热及压降计算。,21,根据换热介质种类和设计温度和压力等，框架选择双支撑框架；板片选用兰州石油机械研究所,BR05A,型板片，波纹为,双人字型，材料为,SUS304,；,垫片材料选用三元乙丙橡胶。,选择单流程并联流程组合，流道数为74。,进行热力计算、阻力计算、结构设计以及校核，确定了总传热系数2878W/(m,2,K)可拆卸板式换热器。,21,22,谢 谢 观 看,23,