板式換熱器優(yōu)化設(shè)計方法
    1提高傳熱效率
    板式換熱器是問壁傳熱式換熱器,，冷熱流體通過換熱器板片傳熱,，流體與板片直接接觸，傳熱方式為熱傳導(dǎo)和對流傳熱,。提高板式換熱器傳熱效率的關(guān)鍵是提高傳熱系數(shù)和對數(shù)平均溫差,。

① 提高換熱器傳熱系數(shù)只有同時提高板片冷熱兩側(cè)的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，減小污垢層熱阻,，選用熱導(dǎo)率高的板片,，減小板片的厚度，才能有效提高換熱器的傳熱系數(shù),?！．提高板片的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)　　由于板式換熱器的波紋能使流體在較小的流速下產(chǎn)生湍流 (雷諾數(shù)一 150時 )，因此能獲得較高的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù),，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)與板片波紋的幾何結(jié)構(gòu)以及介質(zhì)的流動狀態(tài)有關(guān),。板片的波形包括人字形、平直形,、球形等,。經(jīng)過多年的研究和實驗發(fā)現(xiàn)，波紋斷面形狀為三角形 (正弦形表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)最大,，壓力降較小,，受壓時應(yīng)力分布均勻，但加工困難,？ )的人字形板片具有較高的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù),，且波紋的夾角越大，板間流道內(nèi)介質(zhì)流速越高,，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)越大。

b．減小污垢層熱阻　　減小換熱器的污垢層熱阻的關(guān)鍵是防止板片結(jié)垢,。板片結(jié)垢厚度為 1 mm時,，傳熱系數(shù)降低約 10%。因此,，必須注意監(jiān)測換熱器冷熱兩側(cè)的水質(zhì),，防止板片結(jié)垢，并防止水中雜物附著在板片上。有些供熱單位為防止盜水及鋼件腐蝕,，在供熱介質(zhì)中添加藥劑,，因此必須注意水質(zhì)和黏 *劑引起雜物沾污換熱器板片。如果水中有黏性雜物,，應(yīng)采用專用過濾器進行處理,。選用藥劑時，宜選擇無黏性的藥劑,。

c．選用熱導(dǎo)率高的板片　　板片材質(zhì)可選擇奧氏體不銹鋼,、鈦合金、銅合金等,。不銹鋼的導(dǎo)熱性能好,，熱導(dǎo)率約 14． 4 W/(m·K) ，強度高,，沖壓性能好,，不易被氧化，價格比鈦合金和銅合金低,，供熱工程中使用最多,，但其耐氯離子腐蝕的能力差。

d．減小板片厚度　　板片的設(shè)計厚度與其耐腐蝕性能無關(guān),，與換熱器的承壓能力有關(guān),。板片加厚，能提高換熱器的承壓能力,。采用人字形板片組合時,，相鄰板片互相倒置，波紋相互接觸,，形成了密度大,、分布均勻的支點，板片角孑 L及邊緣密封結(jié)構(gòu)已逐步完善,，使換熱器具有很好的承壓能力,。國產(chǎn)可拆式板式換熱器最大承壓能力已達到了 2.5 MPa。板片厚度對傳熱系數(shù)影響很大,，厚度減小 0.1mm,，對稱型板式換熱器的總傳熱系數(shù)約增加 600W/(m ·K)，非對稱型約增加 500 W/(m ·K)¨ ,。在滿足換熱器承壓能力的前提下,，應(yīng)盡量選用較小的板片厚度?！　,、?提高對數(shù)平均溫差　　板式換熱器流型有逆流,、順流和混合流型 (既有逆流又有順流 )。在相同工況下,，逆流時對數(shù)平均溫差最大,，順流時最小，混合流型介于二者之問,。提高換熱器對數(shù)平均溫差的方法為盡可能采用逆流或接近逆流的混合流型,，盡可能提高熱側(cè)流體的溫度，降低冷側(cè)流體的溫度,?！　、?進出口管位置的確定　　對于單流程布置的板式換熱器,，為檢修方便,，流體進出口管應(yīng)盡可能布置在換熱器固定端板一側(cè)。介質(zhì)的溫差越大,，流體的自然對流越強,，形成的滯留帶的影響越明顯，因此介質(zhì)進出口位置應(yīng)按熱流體上進下出,，冷流體下進上出布置,，以減小滯留帶的影響，提高傳熱效率,。
 
   2降低換熱器阻力的方法
 
    提高板問流道內(nèi)介質(zhì)的平均流速,，可提高傳熱系數(shù)，減小換熱器面積,。但提高流速,，將加大換熱器的阻力，提高循環(huán)泵的耗電量和設(shè)備造價,。循環(huán)泵的功耗與介質(zhì)流速的 3次方成正比,，通過提高流速獲得稍高的傳熱系數(shù)不經(jīng)濟。當(dāng)冷熱介質(zhì)流量比較大時,，可采用以下方法降低換熱器的阻力,，并保證有較高的傳熱系數(shù)?！　,、?采用熱混合板　　熱混合板的板片兩面波紋幾何結(jié)構(gòu)相同，板片按人字形波紋的夾角分為硬板 (H)和軟板 (L),，夾角 (一般為 120,。左右 )大于 90。為硬板,，夾角 (一般為 70,。左右 )小于 90。為軟板,。熱混合板硬板的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)高,，流體阻力大，軟板則相反,。硬板和軟板進行組合,，可組成高 (HH)、中 (HL),、低 (LL)3種特性的流道,，滿足不同工況的需求?！　±錈峤橘|(zhì)流量比較大時,，采用熱混合板比采用對稱型單流程的換熱器可減少板片面積。熱混合板冷熱兩側(cè)的角孔直徑通常相等,，冷熱介質(zhì)流量比過大時,，冷介質(zhì)一側(cè)的角孑 L壓力損失很大。另外,，熱混合板設(shè)計技術(shù)難以實現(xiàn)精確匹配,，往往導(dǎo)致節(jié)省板片面積有限。因此,，冷熱介質(zhì)流量比過大時不宜采用熱混合板,。　?、?采用非對稱型板式換熱器　　對稱型板式換熱器由板片兩面波紋幾何結(jié)構(gòu)相同的板片組成,，形成冷熱流道流通截面積相等的板式換熱器。非對稱型 (不等截面積型 )板式換熱器根據(jù)冷熱流體的傳熱特性和壓力降要求,，改變板片兩面波形幾何結(jié)構(gòu),，形成冷熱流道流通截面積不等的板式換熱器，寬流道一側(cè)的角孑 L直徑較大,。非對稱型板式換熱器的傳熱系數(shù)下降微小,，且壓力降大幅減小。冷熱介質(zhì)流量比較大時,，采用非對稱型單流程比采用對稱型單流程的換熱器可減少板片面積 15% 一 3O% ,。　?、?采用多流程組合　　當(dāng)冷熱介質(zhì)流量較大時,，可以采用多流程組合布置，小流量一側(cè)采用較多的流程,，以提高流速,，獲得較高的傳熱系數(shù),。大流量一側(cè)采用較少的流程，以降低換熱器阻力,。多流程組合出現(xiàn)混合流型,，平均傳熱溫差稍低。采用多流程組合的板式換熱器的固定端板和活動端板均有接管,，檢修時工作量大,。　?、?設(shè)換熱器旁通管　　當(dāng)冷熱介質(zhì)流量比較大時,，可在大流量一側(cè)換熱器進出口之問設(shè)旁通管，減少進入換熱器流量,，降低阻力,。為便于調(diào)節(jié)，在旁通管上應(yīng)安裝調(diào)節(jié)閥,。該方式應(yīng)采用逆流布置,，使冷介質(zhì)出換熱器的溫度較高，保證換熱器出口合流后的冷介質(zhì)溫度能達到設(shè)計要求,。設(shè)換熱器旁通管可保證換熱器有較高的傳熱系數(shù),，降低換熱器阻力，但調(diào)節(jié)略繁,?！　、?板式換熱器形式的選擇　　換熱器板間流道內(nèi)介質(zhì)平均流速以 0． 3～ 0． 6m／ s為宜,，阻力以不大于 100 kPa為宜,。根據(jù)不同冷熱介質(zhì)流量比，可參照表 1選用不同形式的板式換熱器,，表中非對稱型板式換熱器流道截面積比為 2,。采用對稱型或非對稱型、單流程或多流程板式換熱器,，均可設(shè)置換熱器旁通管,，但應(yīng)經(jīng)詳細的熱力計算。
   3橡膠密封墊材質(zhì)及安裝方式
   ① 材質(zhì)的選擇　　水一水換熱器中,，冷熱介質(zhì)對橡膠密封墊均無腐蝕性,。選用橡膠密封墊材質(zhì)的關(guān)鍵是耐溫和密封性能，橡膠密封墊材質(zhì)可按文獻選用,?！　、?安裝方式的選擇　　橡膠密封墊常用安裝方式為粘接式,、卡扣式,。粘接式是在換熱器組裝時,，將橡膠密封墊用膠水粘接在板片密封槽內(nèi)?？凼绞窃趽Q熱器組裝時,，利用橡膠密封墊和板片邊緣的卡扣結(jié)構(gòu)，將橡膠密封墊固定在板片密封槽內(nèi),。由于卡扣式安裝工作量很小，換熱器拆卸時橡膠密封墊損壞率低,，而且不存在膠水中可能含有的氯離子造成對板片的腐