前言
板式換熱器作為一種高效節(jié)能的換熱設備在城市集中供熱工程中進行間接、集中或連續(xù)供熱, 起到了節(jié)約能源、節(jié)省設備維修管理費用、保護環(huán)境、保證人民生活安居樂業(yè)的重要作用, 是城市集中供熱中 不可缺少的設備。而近年來, 隨著我國城市集中供熱規(guī)模的不斷擴大, 其運行特點多為冷熱側(cè)介質(zhì)流量或溫差不等, 一般為2:1－3:1, 尤其是建筑空調(diào)換熱, 其典型工況為一次水溫度為 95℃→70℃, 二次溫度為50℃→60℃或55℃→60℃, 溫差或流量比達 2.5－5, 針對此種非對稱工況, 我國的幾個主要板式換熱器生產(chǎn)廠商相繼開發(fā)了非對稱型板式換熱器, 現(xiàn)介紹有關情況。
一、 結(jié)構(gòu)特點
1. 兩流體流經(jīng)的板片角孔尺寸大小 不同。大流量流體走大角孔, 小流 量流體走小角孔, 兩流體流經(jīng)接管和角孔的阻力損失相近。
2. 導流區(qū)呈非對稱結(jié)構(gòu), 即大、小流 量側(cè)流體的流道幾何尺寸不同, 小流量側(cè)流道的寬度比大流量側(cè)流道寬度窄, 流道的深度則比大流量側(cè)淺, 流道的總長度則比大流量側(cè)長。因而, 板片兩側(cè)的導流區(qū)具有很大的非對稱性, 可使兩流體沿導流區(qū)的壓力降更均衡, 沿板片的 分布更均勻。
3. 傳熱區(qū)兩側(cè)流道分別由截面積不等( 截面積之比為 2:1 或更大) 、尺寸和形狀不同的人字形波紋構(gòu)成。波紋的夾角可為鈍角,也可為銳角; 由于兩流體的流道截面積不等,當兩流體的流量不等時, 可使兩流體板間流速接近或相等。因而,大大提高了小流量側(cè)的給熱系數(shù), 從而使總傳熱系數(shù)大大提高,強化了傳熱,節(jié)省了換熱面積。
4. 僅以同一種板片( 1 套模具) 采用特殊的密封結(jié)構(gòu), 即可組成傳熱性能與壓力降合理匹配的兩種流道, 流動特性為單邊流; 較之常規(guī)的以兩種板片( 兩套模具) 實現(xiàn)的非對稱流道, 大大地節(jié)省了模具投資和生產(chǎn)費用。
5. 一般為單流程布置, 接管均位于固定壓緊板一側(cè), 安裝維修方便。
二、 工作原理
眾所周知,對于板式換熱器而言,僅當兩種流體的板間流速接近時性能最佳。然而,對于流量比或溫差比大于2 的工況, 若選用對稱型板式換熱器采用單流程布置, 由于流量不等, 兩流體的板間流速不等,因而總有一側(cè)流體的允許壓力降不能充分利用, 板間流速低的一側(cè), 給熱系數(shù)低,易結(jié)垢; 流速高的一側(cè), 壓力降往往過大,因而使板片長時間承受較高的壓差而發(fā)生變形。所以板片兩側(cè) 流體的傳熱不能處于最佳狀態(tài)。若在小流量一側(cè)采用多流程布置, 以使兩流體的板間流速接近。這樣, 一是傳熱性能下降( 因存在順流) , 造成換熱面積過大, 無謂浪費; 二是兩個壓緊板上均布置接管, 給操作維修帶來不便。非對稱型板式換熱器由于板片的角孔導流區(qū)和傳熱區(qū)結(jié)構(gòu)均不對稱,可在 兩流體的流量不等時, 使板間流速(或壓力降) 仍接近或相等。因而,大大提高了小流量側(cè)的給熱系數(shù), 從而使總傳熱系數(shù)大大提高 ,強化了傳熱性能,節(jié)省了換熱面積。
三、 性能特點
經(jīng)對該類產(chǎn)品進行質(zhì)量檢驗及傳熱與流體阻力特性測試,檢驗結(jié)果均符合GB16409-1996《板式換熱器》的要求,個別項目處于國內(nèi)外領先水平,并證明具有以下特點: 1. 承壓能力較高 ,設計壓力可達2.5MPa, 比常規(guī)產(chǎn)品提高兩個等級以上; 2. 傳熱性能好, 比壓力降低, 標準狀況下, K值可達5 000W(/ m2?K) 以上; 3.尤其適用于流體的流量比或熱容量比大于2.5 的傳熱工況; 4. 應用范圍廣, 既適用于液—液, 也 適用于汽—液( 作為冷凝器) 或含有較小尺寸顆粒狀、纖維狀雜質(zhì)的流體。
四、 應用分析
在3種典型空調(diào)供熱工況下, 非對稱型同對稱型板式換熱器選型計算結(jié)果的對比情況。選用非對稱型產(chǎn)品 時, 節(jié)省換熱面積一半, 但熱側(cè)阻力降仍未 完全利用, 可見, 若采用“熱混合”設計技術(shù) 或增大通道截面積比至 2.5:1 或 3:1, 換熱 面積還可大大降低。
五、 結(jié)論
綜上所述, 同常規(guī)板式換熱器比較, 非對稱型板式換熱器的結(jié)構(gòu)明顯不同, 能與“非對稱工況”精確匹配, 具有優(yōu)良的傳熱和流體阻力特性。在城市空調(diào)供熱工程中, 其優(yōu)越性尤為顯著, 可謂“量身定制”。采用這種產(chǎn)品可節(jié)省換熱面積30%以上。
參考文獻：程寶華, 李先瑞.板式換熱器及換熱裝置技術(shù) 應用手冊. 北京: 中國建筑工業(yè)出版社
