我国换热器技术及发展.ppt

板式换热器是一种高效、紧凑的换热设备。 19世纪 80年代它是首先作为连续低温杀菌器研制成功的，到上世纪 20年代开始应用于食品工业。由于板式换热器在制造和使用上都有一些独特之处。因此，目前板式换热器已经广泛应用于石油、化工、轻工、电力、冶金、机械、能源等工业领域，成为换热器家族中一种极有竞争力的品种。在制冷技术中，换热器是不可缺少的制冷设备，冷凝器、蒸发器、回热器以及中间冷却器等换热器设备，不仅在重量、体积和金属耗量上占整个制冷装置的 50%以上，而且对制冷性能也会产生重大影响。因此，强化制冷换热器的传热，减少重量和体积，降低金属消耗量一直是制冷技术中的发展方向，现已出现了一种新型的、全焊接式的板式换热器在制冷技术中的应用，并且表现出强劲的发展潜力 与制冷用管壳式换热器相比，除了具有板式换热器的一般特点，制冷用板式换热器还具有如下特点： 制冷剂充灌减少，有利于环境保护和降低运行成本。 冻结倾向少，抗冻性能高。由于水在低流速时，就能在板式换热器中形成高度紊流，温度分布非常均匀，从而减少了冷冻水的冻结倾向。即使发生了冻结，也更能承受结冻所产生的压力，而不像壳管式换热器那样容易使热管胀裂，并且可以在结冻后继续使用。 蒸发彻底，经济性高。制冷剂在制冷板式换热器中蒸发时，很容易实现完全蒸发达到无液态程度，因此在大多数情况下，制冷系统无须设置气液分离器。并且极易实现单元化，安装简单方便，维修和运输都可节约费用，降低成本。 由于与传统的壳管式换热器相比，制冷用板式换热器具有十分明显的发展优势。自上世纪 70年代开始在制冷装置中得到应用以来已经日益受到人们的重视，特别是许多发达国家，如欧洲、美国、日本、澳大利亚等都非常重视制冷用板式换热器的研究和应用。 5.3、板式换热器在食品及医药行业的应用 食品是我们日常生活的一部分，是人类赖以生存的物质基础，在食品加工操作类型中，板式换热器被广泛的应用到食品的热、冷加工和脱水加工中，由于板于板之间的间隙小，物料可以高速通过薄层，受热时间短不致有过热产生，对热敏性物料尤为适宜。热加工中的巴式杀菌，冷加工中的冷却处理以及脱水加工的浓缩等都已经非常成熟地应用了板式换热器，不仅减小了对食品本身热性的伤害，而换热器本身造价也很低廉，受到了广大用户的欢迎。 5.4、波纹管换热器技术性能强化及在电力供热的应用 波纹管换热器是应用强化传热原理和优化换热管综合性能而推出的新型高效热交换设备。是一种高新技术的强化传热节能型新产品。本高新技术的推出形成了一整套强化传热机理理论，有传统壳管式换热器不可比拟的性能优势，同时促进并实现了换热设备的更新， 它是以薄壁金属材料的波纹换热管束代替直管换热管束，修正内部结构，依据压力容器等相关国家专业标准设计研制而成，本产品已经在电力供热领域，石化工业等行业得到了成熟的应用和推广。 技术分析：由传热基本方程：Q=K·A·△t可知：增大传热温差△t、增加传热面积 A、提高传热系数 K是换热器强化传热的三种途径。传热温差主要决定于冷、热两种介质的温度条件，若系统情况允许应尽量选择逆流，但一般已经为生产操作条件所确定；本产品换热管代替原等直径光管，在保证管束排列的基础上不仅增加了传热面积，更主要的是激发流体湍流的流动效果；提高传热系数是本产品强化传热的重点，它对传热效率和综合经济效益起着关键性作用。 介质流动状态的强化：壳管式换热器的换热管均为平滑壁面的直管，由于管内流体与壁面的粘接 (粘性)作用，在流体与壁面的接触处形成具有层 (滞)流状态的边界层。当流体进入直管初始时流速均匀，随着介质的流动，边界层厚度δ增加且边界层内流速逐渐减小直至为零，同时随着边界层厚度的逐渐增加，管中心部位的轴向流速也逐渐增大(x0段)，而当流速 V(会使 Re 增大)增大到一定程度时流动即由层(滞)流状态转变为湍(紊)流状态 (x1)。根据流体理论，一般确认：Re2300为层流流动状态。 Re104为湍流流动状态。 换热管的优化形状及传热性能：经过大量实验和实际应用得出核心元件(换热管)的优化形状是保证强化传热的主要条件。形状的选择是基于以较小的流速激发湍流并实现如下功能： (1)由于换热管规律性的形状尺寸，使管内介质流动状态的改变不需要大的雷诺数(即流速较低 )，流阻较小，所以介质的任意扰动状况使流体不能形成与轴线平行的流股，进而流体介质的温度，密度、粘性分布及杂质含量沿径向都是均匀的，强化了换热管的热工性能。(2)换热管的形状优化，在保证 L1/D12条件下，L1、L2段前后具有“引射效应”与“节流效应”，即两次变向扰动，故两区域全部内表面都受到流体介质的充分冲刷而不能形成边界层和污垢层，进而管内传热性能大幅度地提高。 (3)由于管壁很薄且具有 r1、r2曲率，排除了轴向与径向应力的集中使其具有温差作