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板式換熱和管殼式換熱器相比優缺點

2017-08-01

(一)優點

1.傳熱系數高

    管殼式換熱器的結構,從強度方面看是很好的,但從換熱角度看不甚理想,因為流體在殼程中流動時存在著折流板—殼體、折流體—換熱管、管束—殼體之間的旁路。通過這些旁路的流體,沒有充分參與換熱。而板式換熱器,不存在旁路,而且板片的波紋能使流體在較小的流速下產生湍流。所以板式換熱器有較高的傳熱系數,一般認為是管殼式換熱器的3~5倍。

完成同一換熱任務,采用管殼式換熱器和采用板式換熱器的比較;板式換熱器的換熱面積僅為管殼式換熱面積的1/3~1/4。

2.對數平均溫差大
 

在管殼式換熱器中,兩種流體分別在殼程和管程內流動,總體上是錯流的流動方式。如果進一步地分析,殼程為混合流動,管程是多股流動,所以對數平均溫差都應采用修正系數。修正系數通常較小。流體在板式換熱器內的流動,總體上是并流或逆流的流動方式,其溫差修正系數一般大于0.8,通常為0.95.

3.占地面積小

    板式換熱器結構緊湊,單位體積內的換熱面積為管殼式換熱器的2~5倍,也不象管殼式換熱器那樣要預留抽出管束的檢修場地(除非吊出安裝位置進行檢修),因此實現同樣的換熱任務時,板式換熱器的占地面積約為管殼式換熱器的1/5~1/10.
 

4.重量輕
 

板式換熱器的板片厚度僅為0.5mm,管殼式板式換熱器的換熱管厚度為2.0~2.5mm;管殼式換熱器的殼體比板式換熱器的框架重得多。在完成同樣換熱任務的情況下,板式換熱器所需的換熱面積比管殼式換熱器的小,這就意味中板式換熱器的重量輕,一般來說僅為管殼式換熱器的1/5左右。
 

5.價格低

60年代中期,弗蘭克對用各種材料制造管殼式換熱器和板式換熱器的成本進行了比較,得到單位換熱面積造價—換熱面積(一臺的)關系曲線。從曲線所示可見,若以不銹鋼為材料,板式換熱器的價格低于管殼式換熱器
 

6.末端溫差小
 

管殼式換熱器在殼程中流動的流體和換熱面交錯并繞流,還存在旁流。而板式換熱器的冷、熱流體在板式換熱器內的流動平行于換熱面,且無旁流;這樣使得板式換熱器的末端溫差很小,對于水—水換熱可以低于1℃,而管殼式換熱器大約為5℃.這對于回收低溫位的熱能是很有利的。
 

7、污垢系數低
 

板式換熱器的污垢系數比管殼式換熱器的污垢系數小很多,其原因是流體的劇烈湍流,雜質不易沉積;板間通道的流通死區??;不銹鋼制造的換熱面光滑、且腐蝕附著物少;以及清洗容易。板式換熱器和管殼式換熱器的污垢系數比較如下表。
 

8、多種介質換熱
 

如果板式換熱器中間隔板,則一臺設備可進行三種或三種以上(多個中間隔板)介質的換熱。在乳品加工中常采用多介質換熱的板式換熱器。管殼式換熱器就無法實現在一臺設備中進行多種介質的換熱。
 

9、清洗方便
 

把板式換熱器的壓緊螺柱卸掉后,即可松開板束、或卸下板片,進行機械清洗,這對需要經常清洗設備的換熱過程十分方便。
 

10.很容易改變換熱面積或流程組合
 

只要增加(或減少)幾張板片,即可達到需要增加(或減少)的換熱面積。改變板片的排列,或更換幾張板片即可達到所要求的流程組合,適應新的換熱工況。

 

(二)缺點
 

1.工作壓力在2.5MPA以下

板式換熱器是靠墊片密封的,密封周邊很長,而且角孔的兩道密封處的支撐情況較差,墊片得不到足夠的壓緊力,所以目前板式換熱器的最高工作壓力僅為2.5MPA;單板面積在1平方時,其工作壓力往往低于2.5MPA.


2.工作穩定在250℃以下

板式換熱器的工作溫度決定于密封墊片能承受的溫度。用橡膠類彈性墊片時,最高工作溫度在200℃以下;用壓縮石棉絨墊片(Caf)工作溫度為250~260℃。由于壓縮石棉絨墊片的彈性差,所以工作壓力較用橡膠墊片低。


3.不宜于進行堵塞通道的介質的換熱


板式換熱器的板間通道很窄,一般為3~5mm,當換熱介質中含有較大的固體顆?;蚶w維物質時,就容易堵塞板間通道。對這種換熱場合,應考慮在入口裝設過濾器,或采用再生冷卻系統。

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