板式冷却器应力腐蚀的发生率较高

　　提高板式换热器换热效率的若干办法_能源/化工_工程科技_专业资料。Lazysoft

　　一、板式换热器优化设计方向 近年来，板式换热器技术日益成熟，其传热效率高，体积小，重量轻，污垢 系数低，拆卸方便，板片品种多，适用范围广，在供热行业得到了广泛应用。板 式换热器按组装方式分为可拆式、焊接式、钎焊式、板壳式等。由于可拆式板式 换热器便于拆卸清洗，增减换热器面积灵活，在供热工程中使用较多。可拆式板 式换热器受橡胶密封垫耐热温度的限制，适用于水一水传热。 本文对提高可拆式 板式换热器效能的优化设计进行研究。 提高板式换热器的效能是一个综合经济效益问题， 应通过技术经济比较后确 定。 提高换热器的传热效率和降低换热器的阻力应同时考虑， 而且应合理选用板 片材质和橡胶密封垫材质及安装方法，保证设安全运行，延长设使用寿命。 二、板式换热器优化设计方法 2.1 提高传热效率 板式换热器是问壁传热式换热器， 冷热流体通过换热器板片传热，流体与板 片直接接触，传热方式为热传导和对流传热。 提高板式换热器传热效率的关键是 提高传热系数和对数平均温差。 ①提高换热器传热系数只有同时提高板片冷热两侧的表面传热系数， 减小污 垢层热阻，选用热导率高的板片，减小板片的厚度，才能有效提高换热器的传热 系数。 a.提高板片的表面传热系数 艾瑞德板式换热器 （江阴） 有限作为专业的可拆式板式换热器生产商和 制造商，专注于可拆式板式换热器的研发与生产。 ARD 艾瑞德专业生产可拆式 板式换热器（PHE） 、换热器密封垫（PHEGASKET ） 、换热器板片(PHEPLATE) 并提供板式换热器维护服务（ PHEMAINTENANCE ）的专业换热器家。 ARD 艾瑞德拥有卓越的设计和生产技术以及全面的换热器专业知识，一直以来 ARD 致力于为全球 50 多个国家和地区的石油、化工、工业、食品饮料、电力、 冶金、造船业、暖通空调等行业的客户提供高品质的板式换热器，良好地运行于 各行业， ARD 已发展成为可拆式板式换热器领域卓越的家。 ARD 艾瑞德同时也是板式换热器配件（换热器板片和换热器密封垫）领域专业 的供应商和维护商。能够提供世界知名品牌（包括：阿法拉伐/AlfaLaval 、斯必 克/SPX、安培威/APV、基伊埃/GEA、传特/TRANTER、舒瑞普/SWEP、桑德 斯/SONDEX、艾普尔.斯密特/API.Schmidt、风凯/FUNKE 、萨莫威孚 /Thermowave、维卡勃 Vicarb、东和恩泰 /DONGHWA、艾克森 ACCESSEN 、 MULLER、FISCHER、REHEAT 等）的所有型号将近 2000 种的板式换热器板片 和垫片， ARD 艾瑞德实现了与各品牌板式换热器配件的完全替代。全球几十个 国家的板式换热器客户正在使用 ARD 提供的换热器配件或接受 ARD 的维护服 务（包括定期清洗、维修及更换配件等维护服务） 。 无论您身在何处，无论您有什么特殊要求， ARD 都能为您提供板式换热器领域 的系统解决方案。 由于板式换热器的波纹能使流体在较小的流速下产生湍流(雷诺数一 150 时)，因此能获得较高的表面传热系数，表面传热系数与板片波纹的几何结构以 及介质的流动状态有关。板片的波形包括人字形、平直形、球形等。经过多年的 研究和实验发现，波纹断面形状为三角形(正弦形表面传热系数，压力降较 小， 受压时应力分布均匀， 但加工困难?) 的人字形板片具有较高的表面传热系数， 且波纹的夹角越大，板间流道内介质流速越高，表面传热系数越大。 b.减小污垢层热阻 减小换热器的污垢层热阻的关键是防止板片结垢。 板片结垢厚度为 1mm 时， 传热系数降低约 10%。因此，必须注意监测换热器冷热两侧的水质，防止板片 结垢，并防止水中杂物附着在板片上。有些供热单位为防止盗水及钢件腐蚀，在 供热介质中添加药剂，因此必须注意水质和黏*剂引起杂物沾污换热器板片。如 果水中有黏性杂物，应采用专用过滤器进行处理。选用药剂时，宜选择无黏性的 药剂。 c.选用热导率高的板片 板片材质可选择奥氏体不锈钢、钛合金、铜合金等。板式冷却器不锈钢的导热性能好， 热导率约 14.4W/(m?K) ，强度高，冲压性能好，不易被氧化，价格比钛合金和 铜合金低，供热工程中使用多，但其耐氯离子腐蚀的能力差。 d.减小板片厚度 板片的设计厚度与其耐腐蚀性能无关， 与换热器的承压能力有关。 板片加厚， 能提高换热器的承压能力。采用人字形板片组合时，相邻板片互相倒置，波纹相 互接触，形成了密度大、分布均匀的支点，板片角孑 L 及边缘密封结构已逐步完 善， 使换热器具有很好的承压能力。国产可拆式板式换热器承压能力已达到 了 2.5MPa。板片厚度对传热系数影响很大，厚度减小 0.1mm，对称型板式换 热器的总传热系数约增加 600W/(m?K) ，非对称型约增加 500W/(m?K)。在满 足换热器承压能力的前提下，应尽量选用较小的板片厚度。 ②提高对数平均温差 板式换热器流型有逆流、顺流和混合流型(既有逆流又有顺流)。板式冷却器在相同工况 下，逆流时对数平均温差，顺流时小，混合流型介于二者之问。提高换热 器对数平均温差的方法为尽可能采用逆流或接近逆流的混合流型， 尽可能提高热 侧流体的温度，降低冷侧流体的温度。 ③进出口管位置的确定 对于单流程布置的板式换热器， 为检修方便， 流体进出口管应尽可能布置在 换热器固定端板一侧。介质的温差越大，流体的自然对流越强，形成的滞留带的 影响越明显，因此介质进出口位置应按热流体上进下出，冷流体下进上出布置， 以减小滞留带的影响，提高传热效率。 2.2 降低换热器阻力的方法 提高板问流道内介质的平均流速，可提高传热系数，减小换热器面积。但提 高流速，将加大换热器的阻力，提高循环泵的耗电量和设造价。循环泵的功耗 与介质流速的 3 次方成正比， 通过提高流速获得稍高的传热系数不经济。 当冷热 介质流量比较大时，可采用以下方法降低换热器的阻力， 并保证有较高的传热系 数。 ①采用热混合板 热混合板的板片两面波纹几何结构相同， 板片按人字形波纹的夹角分为硬板 (H)和软板(L) ，夹角 (一般为 120。左右 )大于 90。为硬板，夹角(一般为 70。左 右)小于 90。为软板。热混合板硬板的表面传热系数高，流体阻力大，软板则相 反。硬板和软板进行组合，可组成高(HH) 、中(HL) 、低(LL)3 种特性的流道，满 足不同工况的需求。 冷热介质流量比较大时， 采用热混合板比采用对称型单流程的换热器可减少 板片面积。热混合板冷热两侧的角孔直径通常相等，冷热介质流量比过大时，冷 介质一侧的角孑 L 压力损失很大。另外，热混合板设计技术难以实现匹配， 往往导致节省板片面积有限。因此，冷热介质流量比过大时不宜采用热混合板。 ②采用非对称型板式换热器 对称型板式换热器由板片两面波纹几何结构相同的板片组成， 形成冷热流道 流通截面积相等的板式换热器。非对称型(不等截面积型)板式换热器根据冷热流 体的传热特性和压力降要求， 改变板片两面波形几何结构，形成冷热流道流通截 面积不等的板式换热器， 宽流道一侧的角孑 L 直径较大。 非对称型板式换热器的 传热系数下降微小，且压力降大幅减小。冷热介质流量比较大时，采用非对称型 单流程比采用对称型单流程的换热器可减少板片面积 15%一 3O%。 ③采用多流程组合 当冷热介质流量较大时， 可以采用多流程组合布置， 小流量一侧采用较多的 流程，以提高流速，获得较高的传热系数。大流量一侧采用较少的流程，以降低 换热器阻力。多流程组合出现混合流型，平均传热温差稍低。采用多流程组合的 板式换热器的固定端板和活动端板均有接管，检修时工作量大。 ④设换热器旁通管 当冷热介质流量比较大时， 可在大流量一侧换热器进出口之问设旁通管， 减 少进入换热器流量，降低阻力。为便于调节，在旁通管上应安装调节阀。该方式 应采用逆流布置， 使冷介质出换热器的温度较高， 保证换热器出口合流后的冷介 质温度能达到设计要求。 设换热器旁通管可保证换热器有较高的传热系数，降低 换热器阻力，但调节略繁。 ⑤板式换热器形式的选择 换热器板间流道内介质平均流速以 0.3～ 0.6m/s 为宜，阻力以不大于 100kPa 为宜。根据不同冷热介质流量比，可参照表 1 选用不同形式的板式换热 器，表中非对称型板式换热器流道截面积比为 2。采用对称型或非对称型、单流 程或多流程板式换热器，均可设置换热器旁通管，但应经详细的热力计算。 2.3 橡胶密封垫材质及安装方式 ①材质的选择 水一水换热器中， 冷热介质对橡胶密封垫均无腐蚀性。选用橡胶密封垫材质 的关键是耐温和密封性能，橡胶密封垫材质可按文献选用。 ②安装方式的选择 橡胶密封垫常用安装方式为粘接式、卡扣式。粘接式是在换热器组装时，将 橡胶密封垫用胶水粘接在板片密封槽内。卡扣式是在换热器组装时， 利用橡胶密 封垫和板片边缘的卡扣结构， 将橡胶密封垫固定在板片密封槽内。由于卡扣式安 装工作量很小， 换热器拆卸时橡胶密封垫损坏率低，而且不存在胶水中可能含有 的氯离子造成对板片的腐蚀，因此使用较多。 2.4 合理选用板片材质 不锈钢板片可能产生腐蚀失效的现象有点蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀、晶间腐 蚀、均匀腐蚀等，应力腐蚀的发生率较高。板式冷却器
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