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板式換熱器與殼管式換熱器的特點與不同
2021-03-05
板式換熱器與殼管式換熱器的特點與不同
換熱器是我們工業與生活中常用到的設備，因工況不同，種類很多，今天我們就帶大家簡單了解一下常用到的板式換熱器和管式換熱器，看看它們有什么不同與相同處。
換熱器分類
按傳熱方式可分為：間壁式換熱器、蓄熱式換熱器、流體連接間接式換熱器、直接接觸式換熱器、復式換熱器。
按用途可分為：加熱器、預熱器、過熱器、蒸發器。
按結構可分為：浮頭式換熱器、固定管板式換熱器、U形管板換熱器、板式換熱器等。
殼管式
1、殼管式換熱器結構：
管殼式換熱器由殼體、傳熱管束、管板、折流板（擋板）和管箱等部件組成。殼體多為圓柱形，內有管束，管束兩端固定在管板上。傳熱有兩種熱流體和冷流體，一種是管內流體，稱為管側流體；另一種是管外流體，稱為殼側流體。
為了提高管外流體的傳熱系數，通常在管殼內設置若干擋板。擋板可以提高殼程內流體的速度，使流體按規定的距離多次穿過管束，提高流體的湍流度。
換熱管可在管板上等邊三角形或方形布置。等邊三角形布置緊湊，管外流體湍流程度高，傳熱系數大。方形布置便于清潔管外，適用于易結垢的流體。
2、殼管式換熱器分類：
（1）固定管板換熱器管板與管殼兩端管束為一體，結構簡單，但僅適用于冷、熱流體溫差不大，殼程無需機械清洗時的換熱操作。當溫差稍大，殼側壓力不太高時，可在殼上安裝彈性補償環，以減小熱應力。
（2）浮頭換熱器管束一端的管板可以自由浮動，完全消除了熱應力，整個管束可以從殼體中拉出，便于機械清洗和維護。浮頭換熱器應用廣泛，但其結構復雜，成本高。
（3）U形管換熱器的每根管子彎成U形，兩端固定在上下兩區的同一管板上。在管箱隔板的幫助下，分為進、出口兩室。換熱器完全消除了熱應力，其結構比浮頭式結構簡單，但管程不易清洗。
（4）渦流熱膜換熱器采用最新的渦流熱膜換熱技術，通過改變流體運動狀態來提高換熱效果。當介質通過渦流管的表面時，它會對渦流管的表面產生強烈的沖刷，從而提高傳熱效率，最高可達10000 W/m2。同時，該結構具有耐腐蝕、耐高溫、耐高壓、防垢等功能。
3、殼管式換熱器特點：
（1）高效節能，該換熱器傳熱系數為6000-8000W/(m2·k)。
（2）全不銹鋼生產，使用壽命長，可達20年。
（3）將層流改為湍流，提高了傳熱效率，降低了熱阻。
（4）傳熱快，耐高溫（400攝氏度），耐高壓（2.5兆帕）。
（5）結構緊湊，占地面積小，重量輕，安裝方便，節省土建投資。
（6）設計靈活，規格齊全，實用性強，節約資金。
（7）它具有廣泛的應用條件，適用于各種介質的壓力、溫度范圍和熱交換。
（8）維護成本低，操作簡單，清洗周期長，清洗方便。
（9）采用納米熱膜技術，可顯著提高傳熱系數。
（10）廣泛應用于熱電、工礦、石油化工、城市集中供熱、食品醫藥、能源電子、機械輕工業等領域。
（11）在傳熱管外表面軋制有散熱片的銅管，導熱系數高，傳熱面積大。
（12）導板引導殼程流體在熱交換器中的斷線中連續流動。導板之間的距離可以根據最佳流量進行調整。結構堅固，能滿足大流量甚至超大流量、高脈動頻率的殼程流體的傳熱。
（13）殼程流體為油時，適用于低粘度、清潔的導熱油。
板式換熱器
1、板式換熱器結構：
可拆卸板式換熱器是由許多沖壓有波紋薄板按一定間隔，四周通過墊片密封，并用框架和壓縮螺釘重疊而成。板和墊片的四個角孔構成了流體分配器和集液管。同時，冷流體和熱流體被合理地分離，以便它們在每個板的兩側被分離。在通道中流動，通過板進行熱交換。
2、板式換熱器分類：
（1）按單位空間換熱面積大小，板式換熱器屬于緊湊型換熱器，主要與管殼式換熱器比較。傳統的管殼式換熱器占地面積較大。
（2）根據工藝的使用，有不同的名稱：板式加熱器、板式冷卻器、板式冷凝器、板式預熱器。
（3）按工藝組合可分為單向板式換熱器和多向板式換熱器。
（4）根據兩種介質的流向，可分為平行板換熱器、逆流板換熱器和橫流板換熱器。后兩種更常用。
（5）根據轉輪的間隙大小，可分為常規的間隙板式換熱器和寬間隙板式換熱器。
（6）根據波紋磨損情況，板式換熱器有更詳細的區別，不再重復，請參考：板式換熱器的波紋形式。
（7）根據是否是一套完整的產品，可分為單板式換熱器和板式換熱器單元。
3、板式換熱器特點：
（1）傳熱系數高
由于不同的波紋板是反向的，形成復雜的通道，使波紋板之間的流體在三維旋轉流中流動，在較低雷諾數（一般Re=50-200）下可產生湍流，因此傳熱系數較高，一般考慮紅色為管殼式的3-5倍。
（2）對數平均溫差大，末端溫差小
在管殼式換熱器中，管程和管程分別有兩種流體流動。一般來說，它們是橫流的，且對數平均溫差修正系數很小。大多數板式換熱器都是平行或逆流流動，修正系數一般在0.95左右。此外，板式換熱器中的冷熱流體流動與換熱器中的冷熱流體流動是平行的。
熱表面和無旁路使板式換熱器端部溫差小，對水的傳熱可小于1℃，而管殼式換熱器一般為5℃。
（3）占地面積小
板式換熱器結構緊湊，單位體積傳熱面積是管殼式換熱器的2-5倍。與管殼式換熱器不同的是，它不需要為管束的抽取預留維修位置。因此，為了達到相同的傳熱能力，板式換熱器占地面積約為管殼式換熱器的1/5-1/8。
（4）容易改變換熱面積或流程組合
只要增加或減少幾個板，就可以達到增加或減少傳熱面積的目的。通過改變板型布置或更換多個板型，可以實現所需的工藝組合，使管殼式換熱器的換熱面積適應新的換熱條件。增加管殼式換熱器的換熱面積幾乎是不可能的。
（5）重量輕
板式換熱器的板厚僅為0.4-0.8 mm，殼管式換熱器的管厚為2.0-2.5 mm。管殼式換熱器比板式換熱器框架重得多。板式換熱器一般只占管殼重量的1/5左右。
（6）價格低
板式換熱器材料相同，換熱面積相同，價格比管殼式換熱器低40%~60%。
（7）制作方便
板式換熱器的傳熱板經過沖壓加工，具有很高的標準化程度，可大批量生產。管殼式換熱器通常是手工制造的。
（8）容易清洗
框架板式換熱器只要松開壓力螺栓，就可以松開板式換熱器管束，拆下板式換熱器進行機械清洗。這對于需要經常清洗的設備的換熱過程非常方便。
（9）熱損失小
在板式換熱器中，只有換熱板的殼板暴露在大氣中，熱損失可以忽略不計，不需要采取保溫措施。
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