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如何提高板式换热器的效能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，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。板翅式换热器的类型也比较丰富，目前我们见到的有：平直形、锯齿形、波纹形、多孔形、百叶窗形等等。

　　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，保证设备安全运行，延长设备使用寿命。

二、板式换热器优化设计方法

　　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

　　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大，压力降较小，受压时应力分布均匀，但加工困难？那么工作人员在设计过程中，就应严格执行法律法规要求，以防机组过多或过少，若机组过多，还可能会降低单机容量，机组COP降低，能耗增加，同时也增加了配置的循环水泵，增加了并联水泵数量，***终所占机房面积非常大，增加了故障点数量。 )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 1 mm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，应采用过滤器进行处理。（与POE[酯润滑油]、PVE[醚润滑油]相溶）R22与其替代制冷剂R407C、R410A的物理性能比较：与目前***为普遍的R22制冷剂相比，R410A有许多性能上的优点，而且具有良好的热传递性。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。不锈钢的导热性能好，热导率约 14． 4 W/(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大承压能力已达到了 2.5 MPa。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 500 W/(m ?K)¨ 。由于冷库蒸发器的表面温度大多低于0℃，而库房湿度相对较高，空气中的水分极易在蒸发器表面结霜，甚至结冰，影响蒸发器的传热效果。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 )。在相同工况下，逆流时对数平均温差大，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。从此数据值可看出，中央空调能耗消耗量相当大，需引起社会各界人士的高度重视。

　　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。8％，且传热面积有所提高，通过提高传热系数和传热面积从而达到强化传热的目的。

　　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备造价。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。板翅式换热器的结构形式很多,但其结构单元体基本相同,都是由翅片、隔板、封条和导流片组成,它是在金属平板上放一翅片(即所谓二次传热面),然后再在其上放一金属平板,两边以边缘封条密封而组成一个基本单元,上、下的两块金属板称为隔板。

　　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。10、在空气换热器的墙上安装一块隔热板，能减少墙体传热的损失，节能。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精匹配，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。此外，还需防治错误使用多机头机组的方式，尽可能的降低启动电流，已达到降低空调能量的目的。

　　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% 。而冷负荷的降低还需要技术人员综合考虑建筑窗户、外墙、设备负荷、冷负荷指标、灯光等多个因素，正确估算，保证中央空调在低效率、低负荷条件下运行，进而减少能耗。

　　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）与R410A相匹配的系统较之R22的系统，可以采用较小体积的冷凝器和蒸发器，成本更低，而且高可达30%的制冷剂充注减少量。

　　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。铜制翅片式换热器：导热性好，散热快，***，另外，铜质散热器体形紧凑，占空间小，***、节能。

　　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 100 kPa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。在不增大整体设备尺寸的前提下，通过增加翅片式换热器内表面换热面积，加强管内流体的扰动，在原有换热器的管内壁上加工变螺距内螺纹。

　　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。通过对翅片式换热器翅片间距结构的改进，冷风机在外形尺寸即高度、宽度和管总长度不变的前提下，在结霜工况下运行时仍可保持较高的传热系数，且采用变翅片间距结构的冷风机比等翅片间距结构冷风机的传热系数提高了9。

　　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。由氯离子引起的应力腐蚀多，板片材质可根据介质中的氯离子质量浓度按表 2选用合适的材料，表中 304、 316代表的不锈钢材料牌号为 OCrl8Ni9、 0Crl7Nil2Mo2， TA1代表钛合金。一般情况下，将若干个流道按并联或串联的方式连接起来，以形成冷、热介质通道的不同组合。

翅片式散热器是气体与液体热交换器中使用为广泛的一种换热设备。它通过在普通的基管上加装翅片来达到强化传热的目的。基管可以用钢管;不锈钢管;铜管等。翅片也可以用钢带;不锈钢带，铜带，铝带等。

翅片式散热器主要由空气流向间的三排并列螺旋翅片管束组成，翅片式换热器因采用机械绕片，散热翅片与散热管接触面大而紧，传热性能良好、稳定，空气通过阻力小

空调翅片换热器工作原理

翅片管式换热器是一种广泛使用的换热器，无论是家庭中还是生产中都有广泛的应用，所以今天小编为了帮助大家可以更好的了解翅片管式换热器，就来为大家介绍下翅片管式换热器的一些原理及特点，希望可以帮助大家更好的了解和使用翅片管式换热器。制造工艺要求严格 工艺过程复杂。容易堵塞，不耐腐蚀，清洗检修很困难，故只能用于换热介质干净、无腐蚀、不易结垢、不易沉积、不易堵塞的场合。除了结霜过厚会导致蒸发器传热效果不佳外，蒸发器表面因长期未清扫而积尘过厚，其传热效率也会明显下。空调翅片换热器工作原理