板式换热器清洗合同

板式换热器清洗合同（共6篇）

篇1：板式换热器清洗合同

板式换热器的应用

板式换热器广泛应用于以下各行业：

a.制冷：用作冷凝器和蒸发器。

b.暖通空调：配合锅炉使用的中间换热器、高层建筑中间换热器等。

c.化学工业：纯碱工业，合成氨，酒精发酵，树脂合成冷却等。

d.冶金工业：铝酸盐母液加热或冷却，炼钢工艺冷却等。

e.机械工业：各种淬火液冷却，减速器润滑油冷却等。

f.电力工业：高压变压器油冷却，发电机轴承油冷却等。

g.造纸工业：漂白工艺热回收，加热洗浆液等。

h.纺织工业：粘胶丝碱水溶液冷却，沸腾硝化纤维冷却等。

i.食品工业：果汁灭菌冷却，动植物油加热冷却等。

j.油脂工艺：皂基常压干燥，加热或冷却各种工艺用液。

k.集中供热：热电厂废热区域供暖，加热洗澡用水。

l.其他：石油、医药、船舶、海水淡化、地热利用。

天津市鼎大模具有限公司位于西青区杨柳青镇，成立于2009年，是一家以设计制造板式换热器板片模具和板式换热器橡胶垫模具的新型民营企业。

公司主要供应压型模系列，橡胶模系列，冲模系列产品，经营范围涉及板式换热器，板片，胶垫，板片模具及胶垫模具。公司有大型数控机床数台，专业数控操作及编程人员数十名，为高效优质设备的生产提供了保障。此外，我们已与国内外众多优秀的工厂及贸易公司建立了长期稳定合作关系，年营业额达5000万余元，产品远销海内外。

我们拥有专业的开发设计团队，具备新产品开发设计能力，可以向用户提供前期咨询、板型及产品设计，计算选型软件的编制，人员的培训到换热器制造等全方位的服务，确保产品能够满足客户的各种实际需求。

我们以生产高品质产品、热情为客户服务为宗旨，秉承“诚信为本、敢为人先，一诺千金，乐于奉献”的精神，珍惜每一次合作机会，将我们的产品推向应用的每一个角落。

篇2：板式换热器板片清洗的质量控制

1 板片结垢的成因

每个供热采暖运行期, 板片在投运期间, 由于部分用户二次网漏泄严重, 补水量猛增, 致使该小区热力站水处理设备不能完全及时软化水质, 导致不合格的软化水流到入供热系统中。水中的钙、镁、碳酸盐遇热后分解为碳酸钙和氢氧化镁沉淀物黏结在换热器的受热面上, 俗称板片结垢。

2 板式换热器板片清洗过程的质量控制

板片结垢会使换热效率降低, 并且造成热能浪费, 因此, 板片清洗的质量控制是板式换热器检修维护工作的重点, 应严格按照清洗步骤进行。

2.1 冲冼

对板片进行敞开式冲洗, 将换热器内部的泥沙、铁锈、外层垢等杂质冲掉, 冲洗要求至少半小时, 保证酸洗时无杂质。既能节约用酸, 又能使酸洗效果更好。

2.2 酸洗

(1) 清洗剂的选择。目前清洗剂包括有机酸和无机酸。有机酸酸性较为温和, 如草酸、甲酸等, 它们不会损伤板片, 是我们的最佳选择。无机酸酸性较强, 如盐酸、硝酸等, 由于换热器材质为合金, 强酸容易使板片发生强腐蚀, 从而损坏板片。另外, 换热器流通面积小, 内部结构复杂, 清洗液若产生沉淀不易排放。通过反复试验发现, 选择甲酸作为清洗液效果最佳。

(2) 对酸洗温度的控制要求。酸洗温度越高, 除垢效果越好, 但是如果温度过高, 也会加强清洗液对板片的腐蚀, 我们通过反复试验以及与同行交流, 酸洗温度最高应不超过60摄氏度。

(3) 对酸洗浓度的控制要求。我们经多次试验以及与同行交流, 发现板片结垢程度不同, 所需酸洗液的浓度也不一样。一般来说, 按照水16--17%、甲酸81--82%、缓释剂1.2%、活性剂0.8%的浓度配制时, 清洗效果最佳。在酸洗过程中应随时监测酸洗液酸度, 如酸洗液PH值超过2, 酸洗液可继续使用, 否则, 应处理后排掉。

(4) 对酸洗时间的控制要求。将板片浸泡在注满酸洗溶液中2至2.5小时, 然后连续动态酸洗3.5至4小时, 要求每隔半小时正反互换清洗。酸洗时间不宜过长, 最好不超过7小时。

(5) 酸洗工具的选择。用棕丝或纤维刷子刷洗, 切勿用钢刷刷洗板片, 以免损伤光滑的板面, 洗刷时动作轻柔, 避免划伤密封垫片。

2.3 碱洗

酸洗结束后, 将Na (OH) 、Na3PO4、软水按一定的比例配制好, 连续动态碱洗板片至少1小时, 达到酸碱中和, 避免板片腐蚀。

2.4 水洗

碱洗结束后, 用清洁的软化水对板片进行冲洗, 反复进行20分钟以上, 使板片不留任何残渣, 洁净如新。

3 拆卸板片时的具体要求

(1) 在松机组螺栓之前, 先测量记录两端板间夹紧尺寸, 对角解体后移开一侧端板, 把板片逐一取出, 对板片排列顺序及板片数量进行标记及记录, 拆卸胶条时动作轻柔, 避免损坏。

(2) 损坏的板片应更换, 若无相同的备用板片时, 可拆下两张相邻的板片, 再夹紧继续使用, 但夹紧尺寸L相应减少H。

其中:h为两板的平均板间距

n为被拆除的板片数 (一般为偶数)

(3) 老化的密封垫片要及时更换, 先擦干净板片密封槽, 然后均匀涂一层胶粘剂, 再将新垫片放入槽内并施加压力, 注意垫片一定要放正, 待自然干固后就可以使用了。

(4) 设备回装。严格在设计的工艺条件下工作, 严禁超温超压进行, 夹紧螺丝时, 夹紧尺寸不得小于极限尺寸, 板片在导杆上不易滑动, 应适当加油润滑, 组装完毕后, 清查板片数量, 核对夹紧尺寸, 并打压试验应无渗漏。

4 全程做好记录

(1) 应有专人全程记录板片清洗各步骤的操作时间, 从而保证清洗效果。

(2) 拆卸、回装时应有专人准确记录板片的拆卸顺序及数量。

(3) 登记更换的板片、胶条等备品的数量, 同时对板片结垢情况进行记录并签字。

(4) 全程监督。在拆卸、清洗、回装全过程中, 应设专人进行监督、检查, 并对查出的问题及时进行整改, 从而保证板片清洗质量。

(5) 进行打压试验。板片清洗结束安装后, 要对换热器进行打压试验, 打压合格后方可投入使用。

板式换热器板片清洗工作并不难, 只要严格做好清洗各个环节的质量控制, 就能保证换热器在供热期间正常运行, 并能延长其使用寿命。

摘要：板式换热器结垢后, 如果没有按照正确的方式及要求清洗, 会影响供热效果, 特别是在板片的拆装过程中, 如果不严格按照工艺要进行, 给运行带来隐患, 因此对其进行质量控制尤为重要。本文主要叙述了换热器板片经过一个采暖季运行结垢后, 应该如何清洗以及全过程的质量控制措施。

篇3：板式换热器性能分析

关键词：板式换热器；换热性能；分析研究

引言

板式换热器于60年代开始在我国出现，现在板式换热器作为一种高效换热器，被广泛应用于石油化工、空调制冷、能源工程、机械制造等领域。目前我国也意识到板式换热器在相关行业的重要作用，对板式换热器的研究越来越深入，包括金属薄片的厚度、材质、导热性，使用过程外界环境的影响，金属薄片表面流道的形状，还有传质阻力等等。

1.板式换热器的构造、换热原理和特征

1.1 板式换热器的构造及换热原理

板式换热器是主要由一层一层具有波纹形表面的金属薄板叠加而成，除此之外还包括密封胶垫、压紧板、夹紧螺栓、加紧螺母、上下导杆、前支柱等。金属薄板间流道截面错综复杂，流体沿着板间的狭小流道流动，速度和方向不断改变，极易引发湍流，破坏边界层，减少液膜热阻，提高了传热系数，降低传质阻力，这也是评价板式换热器性能好坏的主要方面。随着板式换热器的广泛应用，板式换热器的形式越来越多样化，表1展示了常见的一些板式换热器的分类情况。

板式换热器的零部件形式种类比较少，内部之间可以通用，这也是其独特的优势。金属板薄片一层一层叠加，板与板之间形成流域，冷热流体按照表面不同波纹形成的流道流通，通过金属板薄片换热。当前最为常见的换热预测经验公式都是先要通过基本的参数测量，包括温度、压力、流量。计算出整体对流换热系数，然后得到努赛尔数的经验公式：Nu=CRenPrm。下面给出了一些常见的板式换热器传热性能的预测公式：

Nu=0.374Re0.668Pr0.333（uf/uw）0.14

适用范围：当量直径为4-10mm，介质为水，流动形式为湍流，流体粘度为10-100kg/（m×s）。

Nu=0.78Re0.5Pr1/3

适用范围：波纹角度为60度的水平波纹板式换热器，雷诺数Re的范围是50-20000.

Nu=0.036Re0.8Pr0.33（uf/uw）0.14 （de/Lp）0.054

适用范围：平直波纹板式换热器，板式换热器长度大于当量直径60倍。

1.2 板式换热器的特点

板式换热器因其流道的特殊性，也使其自身独具特色，也正是这些特点提高了传热系数，降低了传质阻力，强化了传热效果，相对于其他形式的换热器有很多优点。以下对板式换热器的优缺点进行了分析。

板式换热器通常具备热损失小、换热效率高、体积小，质量轻、维护比较方便等优点。与此同时，板式换热器的成本价格较低，能够为大多数使用厂家所接受，进而应用范围比较广。一般情况也可达3000-4000W/m2K，是管壳式换热器的3-5倍，甚至有些情况下可达6000W/m2K。而且板式换热器所用金属板薄片厚度一般是0.6-0.8mm，但换热效果却一点不差。此外，设备耐温可达180℃，耐压2MPa，耐腐蚀性较强，在低品位热能回收方面经济效益比较大，尤其是它可以通过增加隔板的数目来实现多种介质换热。这些优点都为板式换热器赢得了较大市场。

但不可否认的是，由于当前技术和某些条件的限制，板式换热器的使用仍存在一些缺点。比如，耐高温和耐压性并不是很强，对于一些超高温或复杂流体不能使用；由于金属板薄片厚度小，流道狭小，大颗粒物质无法通过等，相信随着研发的不断深入，这些问题必将迎刃而解。

2.板式换热器的应用现状及探究进展

2.1 板式换热器的应用现状

随着板式换热器的广泛应用，近年来，其技术逐渐成熟，我国目前使用比较广泛的板式换热器大都采用人字形金属板薄片。并且，从目前的使用效果来看，人字形波纹金属板薄片在传热特征和流体阻力方面的性能也优于其他两种。

2.2 板式换热器的探究进展

板型参数对换热和流体的影响已经成为这些年来板式换热器的热点和重点问题之一，其中包括对多种板式换热器传热特性和流体阻力数据分析研究；对不同板型的努赛尔数和摩擦系数的实验研究及分析，在原有的经验式基础上加以修正，使其预测的精确度更高；板间镶嵌螺钉之间高度、横纵距离等参数的研究等等。此外，传质阻力大也是影响换热性能的一个重要因素，对于传质阻力的探究范围也越来越广泛，流体流动分布不均会导致换热性能下降，传质阻力增大。

近些年来不少学者还通过局部组合通道内的可视化及传热机理研究方法对板式换热器换热性能和流体阻力进行了推断[1]；采用计算流体力学手段对板式换热器进行数值模拟，与实验有机结合在一起进行研究探索，这种方法不仅经济效益高、成本低、还节约时间，为板式换热器的研究开辟了新天地。

2.3 板式换热器换热性能的优化设计

结合数学和计算机的使用，对换热器进行自动化程度更高的优化设计，可以将换热器的投资成本节省10%-20%[2]。一般包括：根据实际要求确定目标；确定当目标函数取最大值或最小值时，变量的约束条件；根据输入值和输出结果，确定变量符合的关系式；将上述关系式进行精简；利用计算机采用最优化数学方法，求出上述关系式中的最优解，可以有效地强化传热性能，提高传热效果。

3.结束语

2010年，我国换热器的市场需求达到了500亿左右[3]。此外在航空航天、电子半导体、风力发电、能源开发等领域也越来越需要更精密化、更科技化、更专业化的换热器，板式换热器作为一种具备众多优点的换热器，将会发挥越来越大的作用，展望板式换热器的未来发展，相信它会有无穷的潜力等待开发。

参考文献：

[1]赵晓文，苏俊林.板式换热器的研究现状及进展[J].冶金能源，2011，30（1）.

篇4：板式换热器清洗合同

1 结垢的原因分析

1.1 以离子或分子状态溶解于水中的杂质a.钙盐类:在水中的主要构成有Ca (HCO3) 2、Ca Cl2、Ca SO4、Ca Si O3等。钙盐是造成换热器结垢的主要成分。

b.镁盐:在水中的主要构成有Mg (HCO3) 2、Mg Cl2、Mg SO4等。镁溶解在水中后, 在受热分解后生成Mg (OH) 2沉淀, 构成泥渣或水垢。

c.钠盐:主要构成有Na Cl、Na2SO4、Na H-CO3等。Na Cl不生成水垢, 但水中有游离氧存在, 会加速金属壁的腐蚀;Na2SO4的含量过高会结盐, 影响安全运行;水中的Na HCO3在温度和压力的作用下会分解出Na CO3、Na OH、CO2, 使金属晶粒受损。

1.2 以胶体状态存在的杂质

a.铁化合物:主要成分是Fe2O3, 它会生成铁垢。

b.微生物:由于循环水的水温、溶解氧等对微生物提供了有利于繁殖的条件, 微生物将大量繁殖。循环水的温度较高时, 在水中投加磷酸盐等药剂, 正好是微生物的养料, 微生物的繁殖不但阻塞板片通道, 有时还会堵塞管路, 还会使金属腐蚀。

c.污泥:冷却循环水中的污泥, 来源于空气中的尘土及补充水中的悬浮物, 逐渐沉积在流速较低的换热器中。

d.粘垢:主要是微生物的分泌物与水中泥沙、腐蚀产物、菌藻残骸粘结而成, 常常附着在换热器壁面上。

2 板式换热器结垢的清洗方式

2.1 清洗剂的选择

清洗剂的选择, 目前采用的是酸洗, 它包括有机酸和无机酸。有机酸主要有:草酸、甲酸等。无机酸主要有:盐酸、硝酸等。

换热器材质为镍钛合金, 使用盐酸为清洗液.容易对板片产生强腐蚀, 缩短换热器的使用寿命。多采用的是硝酸。硝酸清洗所用的缓蚀剂可为0.2%~0.3%的乌洛托平, 加入0.15%~0.2%的苯胺和0.05%~0.1%的硫氟酸铵。经硝酸清洗并冲洗干净后的设备在空气中可自行钝化。

通过反复试验发现, 选择甲酸作为清洗液效果最佳。在甲酸清洗液中加入缓冲剂和表面活性剂, 清洗效果更好, 并可降低清洗液对板片的腐蚀。通过对水垢样本的化学试验研究表明, 发现甲酸能有效地清除附在板片上的水垢, 同时它对换热器板片的腐蚀作用也很小。

2.2 清除水垢的基本原理

2.2.1 溶解作用:

酸溶液容易与钙、镁、碳酸盐水垢发生反应, 生成易溶化合物, 使水垢溶解。

2.2.2 剥离作用:

酸溶液能溶解金属表面的氧化物, 破坏与水垢的结合。使附着在金属氧化物表面的水垢剥离。并脱落下来。

2.2.3 气掀作用:

酸溶液与碳酸盐水垢发生反应后, 产生大量的CO2, CO2气体在溢出过程中, 对于难溶或溶解较慢的水垢层, 具有一定的掀动力, 使水垢从换热器表面脱落下来。

2.2.4 疏松作用:

由于钙、镁、碳酸盐和铁的氧化物在酸溶液中溶解, 残留的水垢会变得疏松, 很容易被流动的酸溶液冲刷下来。

2.3 清洗水垢的工艺要求

2.3.1 酸洗温度:

提升酸洗温度有利于提高除垢效果。如果温度过高就会加剧酸洗液对换热器板片的腐蚀, 通过反复试验发现, 酸洗温度控制在60℃为宜。

2.3.2 酸洗液浓度:

根据反复试验得出, 酸洗液应按甲酸81.0%、水17.0%、缓冲剂1.2%、表面活性剂0.8%的浓度配制, 清洗效果极佳。

2.3.3 酸洗方法及时间:

酸洗方法应以静态浸泡和动态循环相结合的方法进行。酸洗时间为先静态浸泡2h, 然后动态循环3~4h。在酸洗过程中应经常取样化验酸洗浓度, 当相邻两次化验浓度差值低于0.2%时, 即可认为酸洗反应结束。

2.3.4 钝化处理:酸洗结束后,

板式换热器表面的水垢和金属氧化物绝大部分被溶解脱落, 暴露出崭新的金属, 极易腐蚀, 因此在酸洗后, 对换热器板片进行钝化处理。

2.4 清洗水垢的具体步骤

2.4.1 冲冼:酸洗前,

先对换热器进行开式冲洗, 这样既能提高酸洗的效果, 也可降低酸洗的耗酸量。

2.4.2 将清洗液倒人清洗设备, 然后再注入换热器中。

2.4.3 酸洗:

将注满酸溶液的换热器静态浸泡2h。然后连续动态循环3~4h。其间每隔0.5h进行正反交替清洗。酸洗结束后, 应将酸洗液稀释中和后排掉。

2.4.4 碱洗:酸洗结束后,

用Na OH, Na3PO4, 软化水按一定的比例配制好, 利用动态循环的方式对换热器进行碱洗, 达到酸碱中和, 使换热器板片不再腐蚀。

2.4.5 水洗:碱洗结束后,

用清洁的软化水.反复对换热器进行冲洗0.5h, 将换热器内的残渣彻底冲洗干净。

3 防止板式换热器结垢的措施

3.1 运行中严把水质关,

必须对系统中的水和软化罐中的软化水进行严格的水质化验, 合格后才能注人管网。

3.2 新的系统投运时,

篇5：板式换热器失效的原因

关键词：板式换热器,失效原因,处理措施

1 概述

板式换热器是一种高新先进的设备, 与其他类型的换热器相比, 具有一定的优势。如, 传热系数高、占地面积小、价格便宜、重量较轻、结垢系数低、便于清洗以及热面积更换容易等[1]。目前, 板式换热器已在石油、电力、化工、建筑供热以及食品饮料等行业受到广泛应用。然而, 随着板式换热器的长时间使用, 其中的部分零件逐步老化或者损坏, 机器无法正常工作。对此, 我们应认真分析板式换热器失效的原因, 并给予相应的处理方法。

2 板式换热器失效的原因

2.1 板式换热器的污垢凝结

板式换热器在运行一段时间后, 将出现结垢, 进而使传热装置的传热系数不断下降, 严重时, 将使板片的通道发生堵塞。通常情况下, 换热器的流体层易于生成结垢。而板片上的污垢, 主要是固体纤维或者固体杂物易于集聚的地方, 其使流体在某一地方滞留后, 形成污垢积聚。另外, 介质中的钙镁离子, 通过适当温度析出后, 易于附在污垢积瘤上, 最终变成蜂窝状的垢瘤。换热器结垢和通道堵塞的原因有所不同, 但两者对设备的影响基本一样, 对此, 在热交换器的性能开始降低时, 应及时进行清洗, 防止结垢生成更多。

2.2 换热器垫片的封闭失效

通常情况下, 板式换热器出现泄漏的原因主要包括以下几个方面:首先, 板式换热器运行时的温度太高, 或者受到物质材料的压力影响, 进而发生泄漏[2]。其次, 由于换热器的垫片长时间使用, 逐渐出现老化或者裂纹等现象, 从而导致仪器失效。最后, 板片发生持久的变形, 难以紧固垫片。对此, 在发现垫片的封闭失效后, 应及时取出板式换热器, 查看问题及检修, 拆掉或者替换多个相近的发生故障的板片。若无法同时拆掉行冷热介质的板片, 将导致冷热介质的相互混乱。

2.3 板式换热器的循环水影响

循环水在流动的过程中, 板式换热器的板片和循环水间的摩擦阻力不断增大, 水垢逐步生成, 尤其是通道发生严重的局部堵塞, 这进一步增大了循环水的流动阻力, 造成局部的流速减缓, 局部的表层温度过高, 最终加快水垢的生成。由于通道的局部堵塞, 造成水垢迅速发展, 形成恶性循环。此外, 关于循环水的水质, 基于水源的上游地区大力开展工业生产, 以及受到水源周围的挖沙工程影响, 造成这些地区的总硬度、小颗粒泥沙的含量逐渐增高。另外, 由于循环水内长时间利用腐植酸系列的水稳剂, 更加加重污垢腐化物、絮状物的生成。

3 板式换热器失效的处理对策

3.1 清洗板式换热器板片的密封槽

在板式换热器的所有设备零件中, 密封垫片起着关键性的作用。我国大多数的板式换热器, 均是选用粘贴剂将垫片贴于垫片槽中, 最终形成“粘贴式”的封闭构架[3]。尤其是BR02型的板式换热器, 其粘接板片与封闭垫片之间的粘结剂, 均来自于粘接橡胶与塑料的401瞬干胶, 其和不锈钢板片的粘结强度最为合适。在替换垫片时, 先将板片平整放置于平板上, 而后利用螺丝刀轻轻撬开垫圈, 并将其慢慢撕下。至于垫片槽内的残余黏胶, 选用不锈钢的清洁球或者丝刷结合丙酮, 全面刷洗后, 再利用清水进行冲洗。

3.2 板式换热器的解体维修方法

对于板式换热器, 可依照其的检修时间与检修情况, 适当安排人员到现场进行解体维修, 或者整体拆卸, 吊挂相应位置后, 再给予解体维修。在解体检修前, 先用卷尺认真测量两块压紧板片间的间隙B值, 便于备用之需。其次, 利用扳手按照顺序均匀松动紧固的螺母, 进而将夹紧的螺杆卸除。最后, 将活动的压紧板迁移至立柱的一端, 托起板片, 将板片推移至上导杆的缺口部位, 前倾斜或者后倾斜的取出板片。

3.3 拆装板式换热器的方法

在拆卸及安装板式换热器时, 应拧紧螺栓, 且收紧的力度均匀。在安装每一个螺栓的过程中, 应检查板片各个面的长度[4]。尽量动手拧紧螺栓后, 再采用专门的力矩扳手, 按照螺栓的对应顺序加以收紧, 直到螺栓完全紧固为止。最后, 依照上述的步骤, 将换热器的板片加紧至所要求的长度尺寸, 利用金属尺加以测量板片的长度。禁止在操作的过程中, 或者填满媒质的压力下加固板式换热器。与此同时, 确保操作中板片束的平行, 以免板片发生变形, 导致换热器垫片的密封失效。若在板式换热器的使用过程中出现泄漏情况, 应及时加紧螺栓。若泄漏问题仍未停止, 则需要停止加紧螺栓, 并更换泄漏板面。板片拆卸时, 应将行冷热介质的板片一并拆卸。

3.4 化学冲洗的方法

相对不锈钢的板式换热器而言, 禁止采用盐酸或者盐酸类的物质, 如清洗粉末、清洗剂等, 进行化学清洗残余的污垢, 特别要注意的是, 禁止将板片的整体设备拆卸下来清洗, 原因在于:这些残余的污垢并非全部溶解, 少数仍遗留在结构缝隙中, 无法清洗干净, 损坏机器设备。此外, 酸碱中和的化学清洗, 未能得到充分发挥[5]。对于这一问题, 可选用桃酥类的洗涤剂或者硝酸综合缓蚀剂的方法加以清洗, 适当调节其的温度, 有利于加快其的清洗速度。化学清洗的方法, 在难以拆卸及清洗的板式换热器中较为少用。

4 结论

总而言之, 板式换热器是一种高新先进的效率高的设备, 采用解体维修的方法, 有助于及时发现及解决相应的故障问题。然而, 基于板式换热器受到结构特征以及维修要求的约束, 唯有仔细、认真的做好这份工作, 才能保证其的维修过程顺利完成, 从而确保板式换热器的稳定运行。

参考文献

[1]王刚.板式换热器泄漏原因分析及防护措施[J].内蒙古石油化工, 2008 (10) .

[2]何西扣, 董毅, 朱衍勇.核电站用板式换热器失效分析[J].物理测试, 2010 (2) .

[3]潘炳权, 况敏, 何思立, 刘钧泉.钛板换热器板片失效分析[J].广东化工, 2009 (1) .

[4]姜立清.板式换热器结垢的原因分析、清洗及保护方法[J].黑龙江科技信息, 2008 (10) .

篇6：板式换热器传热及阻力特性研究

关键词：板式换热器,传热特性,阻力特性

板式换热器是由一系列具有一定波纹形状的金属片叠装而成的一种新型高效换热器。板式换热器和壳管式换热器相比存在着换热效率高、热损失小、结构紧凑、拆卸方便、板片品种多、使用范围广等优点, 目前板式换热器技术已日趋成熟并大量地应用于工业领域中[1,2]。

国内外关于板式换热器的研究报道很多, 国外主要通过建立基于设备结构的数学模型, 通过提供流道数目、板两侧流动状态、流动区域和流动的类型等条件, 计算得到在整个流道中的温度分布、传热系数、压力降及瞬态特性。国内则主要着手于特征数方程的研究及其系数拟合[3]。本文以水—水型板式换热器为研究对象, 分析其在实验工况下的传热能力及阻力特性, 为进一步研究提供理论参考。

1 换热器结构

板式换热器主要装配形式为悬挂式。悬挂式结构由波纹板片组、密封垫、固定板、压紧板、上承板、下导杆、夹紧螺栓等主要零件组成。常见的波纹板在板面上有四个角孔, 板面之间通过密封垫片以隔离冷热侧流体, 相邻板片根据冷热流体的逆向流动特性制造出具有反方向的人字波纹沟槽 (见图1) , 介质在沟槽内流动时形成湍流, 从而获得较高的换热效率。

2 实验方法

为了验证板式换热器的传热与阻力特性, 根据实验要求搭建了实验台, 主要设备包括了板式换热器、冷源装置、热源设备、数据采集装置等4个部分。其中板式换热器采用了某厂生产的BR1.1型板式换热器, 其板片材质为Z6CND17-12不锈钢, 换热面积为212 m2, 板片间距为3.6 mm, 板片厚度为0.7 mm, 总板片数量为193块。冷源设备采用了恒温冷却水保证冷水进口温度;热源设备采用了具备恒定放热的热源水池用以保证热水进口温度;数据采集装置包括了冷热源的进出口的PT100温度探头、MV2000型温度记录仪、板式换热器冷热源侧的差压表及入口压力表、流量计等, 上述设备的安装流程图见图2。实验时冷热水经水泵输送流经流量计及手动蝶阀, 进入板式换热器进行对流换热, 然后再流回水箱, 而恒温水箱则各自通过加热及冷却系统维持温度恒定。

注:1—恒温热源;2—恒温冷源;3—热侧水泵;4—热侧调节阀;5—冷侧水泵;6—冷侧调节阀;7—板式换热器;P1—热侧压力;P2—热侧差压;M1—热侧流量计;M2—冷侧流量计;P3—冷侧压力;P4—冷侧差压;T1—热侧入口温度;T2—热源出口温度;T3—冷侧入口温度;T4—冷侧出口温度

3 数据处理

3.1 换热系数的计算

采用努塞尔数评价板片表面传热性能, 考虑流体粘度变化不大, 板式换热器流体努塞尔数的Sieder-Tate关联式为:

其中, Nu为流体努塞尔数;C为系数;Re为流体雷诺数;m, n, p均为指数;Pr为流体普朗特数;μ, μw分别为对应流体特征温度和板片壁温下的流体动力粘度, Pa·s;h为板片表面传热系数, W/ (m2·K) ;d为换热器流道当量直径, m;λ为流体热导率, W/ (m2·K) ;u为流体流速, m/s;γ为流体运动粘度, m2/s;a为流体热扩散率, m/s。

考虑流体特征温度与板片壁温相差不大时, 通常可近似认为μ=μw;当流体被加热时指数n取0.4, 当流体被冷却时指数n取0.3, 故以上可简化为:

其中, i=1, 2, 1表示热侧, 2表示冷侧, 为了求解C及m的值, 针对简化后的式 (2) 在两侧取对数, 可得:

式 (3) 为一次线性方程, Re, Pr可通过测试数据计算得到, 只有C, m是未知数, 对实验数据可进行最小二乘拟合, 其中一次方程的曲线斜率为m, 截距为ln C, 进而可求得冷热侧的换热关联式, 从而代入式 (4) 求出冷热侧的对流换热系数。

其中, i=1, 2, 1表示热侧, 2表示冷侧。

忽略污垢热阻, 板式换热器换热系数K的计算式为:

其中, K为换热器换热系数, W/ (m2·K) ;h1为热侧板片表面传热系数, W/ (m2·K) ;δs为板片厚度, m;λs为板片热导率, W/ (m2·K) ;h2为冷侧板片表面传热系数, W/ (m2·K) 。

3.2 阻力系数的计算

对于水—水板式换热器流动中所包含的阻力主要包括两类:摩擦阻力及局部阻力。摩擦阻力是板式换热器中液体的压降主要来源, 另一部分则来自角孔压降。本文在阻力研究中将主要针对摩擦阻力, 该阻力主要来自3个部分:1) 流体物性, 流体粘度越大, 阻力越大;2) 板片集合特性, 与板型结构及设计参数有关, 表面粗糙度越大, 板片越长, 间距越小, 则阻力越大;3) 流动特性, 流速越高, 阻力越大。

在应用研究及设计计算中通常采用消除当量直径和流道长度的范宁摩擦因子来表征板式换热器流道内的阻力特性, 范宁摩擦因子与压降的关系式为:

其中, f为范宁摩擦因子;ΔP为测定的进出口处的压力降, k Pa;de为换热器流道当量直径, m;L为换热器流道长度, m;ρ为流体密度, m3/kg;u为流体流速, m/s。

4 实验与计算结果

根据实验结果并结合流体工质的物性参数, 参照文献[5][6]的等雷诺数方法可计算得出冷热侧的准则关联式为:Nu=0.114Re0.755Prn (加热时指数n取0.4, 冷却时指数n取0.3) , 相关度为99.61%, 适用范围为5 000≤Re≤30 000, 图3描绘了板式换热器Nu随Re的变化曲线。根据式 (4) , 式 (5) 可知, 板式换热器的总传热系数也随Re的增大而增大, 因此, 在设计板式换热器时, 为增强换热效果, 可按紊流来设计。

根据水—水板式换热器的阻力特性, 在测量得到板式换热器的实验压降后, 根据式 (6) 计算出相应的摩擦因子f, 再根据线性解析方法计算f=CRen的关系式为:f=37.222Re-0.457, 图4描绘了范宁摩擦因子随Re变化的曲线图, 可见, 雷诺数越大, 摩擦因子越小, 流动阻力也就越小。

5 结语

1) 本文主要阐述了板式换热器的特点、结构及工作原理。

2) 针对BR1.1型板式换热器, 设计了传热相关实验, 重点关注不同流动特性对其传热及阻力特性的影响。

3) 通过最小二乘法及等雷诺数法来求解板式换热器相应的对流换热特征数方程, 并阐述了范宁摩擦因子随雷诺数变化的特征方程。

4) 本文进行板式换热器的设计计算时未考虑到板片的污垢热阻, 然而在长期运行后的板式换热器污垢热阻将急剧增大, 因此, 如何除垢及深入其形成机理是后续研究的重点。

参考文献

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[2]任改霞, 赵锋.板式换热器在电厂中的应用研究[J].山西建筑, 2014, 40 (2) :136-137.

[3]徐志明, 郭进生, 郭军生, 等.板式换热器传热和阻力特性的实验研究[J].热科学与技术, 2010, 9 (1) :11-16.

[4]杨崇麟.板式换热器工程设计手册[M].北京:机械工业出版社, 1994.

[5]欧阳新萍, 吴国妹, 刘宝兴.等流速法在板式换热器传热试验中的应用[J].动力工程, 2001, 21 (3) :1260-1262.