• 板式換熱器在供熱系統的應用

    2022-01-12 13:15:23 湖南歐力德換熱實業有限公司 108

         湖南歐力德換熱實業有限公司坐落于中國老工業基地-株洲,專注于換熱設備、換熱機組、水處理設備的研發、生產、銷售和服務的國家高新技術。企業通過ISO9001:2015質量管理體系認證。湖南歐力德生產的板式換熱器應用較為廣泛,但板式換熱器的選擇過程十分復雜,且需要優化。本文分享了板式換熱器供熱系統中的工作原理、在供熱及空調制冷系統的應用、存在問題和優化設計方法等。

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     一、板式換熱器供熱系統的工作原理分析

      板式換熱器主要由多個板片組裝而成,且各個板片間均留有一定的空隙。當流體經過板片時,板片之間的間隙能起到冷熱交換的作用。由于流道空間非常小,流體在流經板片時的速度較快,易形成湍流,湍流間會形成較大的波紋。湍流波紋的影響大大提升了板式換熱器的換熱性能。與一般的換熱器相比,其換熱性能優于一般的換熱器,這是板式換熱器可代替一般換熱器的重要原因之一。

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      此外,湍流波紋還會增強板片的剛度,當兩種流體流過板片四個角的孔洞后會在板式換熱器中形成流道,最后形成順向或逆向流動。此時,可將板片當作流通介質實現熱量的交換,進而完成板式換熱器的供熱環節。分析板式換熱器供熱系統可進一步了解其存在的問題,比如板片的承受能力、流程安排能否改變、湍流波紋能否得到有效應用等。根據以上分析,我們應不斷優化與板式換熱器結構有關的設計,從而提升換熱器供熱系統的換熱性能。

      二、在供熱及空調制冷系統的應用

      1、水--水換熱系統的應用

      我國供熱系統中供暖熱源方式主要有蒸汽和熱水,采用熱水供熱是節約能源和投資,保證工藝條件的首選。隨著城鎮建設的發展,供熱技術、設備水平的不斷提高,越來越多的地區采用板式換熱器作為水-水新型換熱設備進行供熱,特別在集中供熱工程系統中,顯示出了巨大的節能經濟效益和社會效益,保護環境,穩定室溫,給人們提供了舒適的生活環境。

      2、汽--水換熱系統的應用

      汽-水換熱系統的熱源蒸汽主要來自熱電廠或區域鍋爐房,一般飽和蒸汽壓在0.4~1.0Mpa之間,溫度在143~179℃之間,溫度超過150℃時需加減溫器。

      板式換熱器是汽-水換熱的優選設備,換熱效率高,運行可靠,被加熱水的水溫比較穩定,符合工藝生產及供暖生活用熱的需求,并可節約能源和用材。

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      3、板式換熱機組在供熱系統的應用

      隨著城市集中供熱的迅速發展,許多國家在集中供熱的熱力站和生活熱水供應中廣泛采用板式換熱器組成的換熱機組。

      換熱機組是主要由板式換熱器、二次水循環泵、管道、儀表、閥門及電控系統組成??筛鶕煌膿Q熱需求及維修管理方便采用雙泵、雙換熱器方案,滿足用熱單位的各種需求。

      4、生活熱水供應中的應用

      生活熱水是滿足城鄉和廠礦職工生活用熱和保證淋浴、洗滌之用,其特點是量大面廣,要求安全供應、連續不斷、使用方便。生活熱水使用溫度一般在25~60℃之間,屬于低溫熱能利用。

      板式換熱器對生活熱水換熱供應是很適用的,能達到節能、安全可靠和高效益的要求。

      5、地熱集中供熱系統的應用

      我國地熱資源豐富,由于地熱溫度、水質不同,形成了地熱能源多種多樣的利用項目,如供暖、水產養殖、農業溫室、工業烘干、醫療、飲食等行業。采用地熱集中供暖在技術上可行,經濟上合理,有利于改善環境,有顯著的經濟和社會效益。

      地熱資源單井水量不大(100t/h左右),水溫不高(100℃以下),但礦化程度高、腐蝕性介質含量多,因此選用的換熱器要具有耐腐蝕,抗結垢性能好,傳熱效率高,結構緊湊,易于清洗、維護和拆修,設備耐用等性能。

      板式換熱器是在地熱利用中最理想的換熱設備。

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      6、空調制冷系統中的應用

      對生產工藝中要求恒溫、恒濕的工作條件和質量保證環境時,都要求集中或分散的空調制冷系統。公用建筑大型商廈、飯店、賓館的高層建筑空調制冷系統設計時,空調水系統合理劃分和安全保障極為重要,也關系到設備投資運行費用和管理的安全可靠性。

      制冷系統要求換熱設備熱效率高、結構緊湊、密封性好、清洗檢修方便、防腐防垢性好,板式換熱器比較全面的滿足上述要求,從而得到了廣泛應用。

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      7、除氧系統中的應用

      工業鍋爐給水及工業用水中若存在溶解氧,對鍋爐、用汽、用水設備、熱力管網管路設備等的使用壽命均有影響,并造成材料的巨大浪費,嚴重時會直接影響生產和生活用熱的正常秩序,為此,需先進行給水除氧。

      我國工業蒸汽鍋爐及2t/h以上的熱水鍋爐及熱力網都要求除氧,并作出了有關規定。GB1576《低壓鍋爐水質標準》中指出,供水溫度大于95℃時必須除氧。

      熱力除氧和真空除氧都需要板式換熱器獲取高溫(95℃以上)或低溫(40~50℃)的水,達到除氧沸騰溫度,提高水質。

      三、板式換熱器供熱系統存在的問題

    板式換熱器供熱系統存在的問題

      1.換熱與降壓的匹配問題

      對于板式換熱器而言,換熱系數與通道中流體的流速成正比,即當通道內流體的速度較快時,換熱系數會增大,且流速加快會導致流體受到的阻力不斷增加,進而加大了流體壓力的損耗。因此,應選取適當的流速或尋求壓力損耗與換熱系數的平衡,從而不斷提升板式換熱器供熱系統的綜合性能。

      2.研究不夠完善

      板式換熱器在我國的起步較晚、研究時間較短,這在一定程度上限制了供熱系統的發展,進而對供熱系統的節能設計造成了影響。此外,我國對板式換熱器的研究不夠深入,缺乏一定的技術專利。因此,相關部門應加大資金投入,購買相應的專利。

      3.應用場合受到限制

      板式換熱器具有獨特的優勢,但也存在一些問題。就當前供熱系統的設計而言,存在很多缺陷,比如節能設計在供熱系統中的應用受到了限制,主要表現在換熱器難以在高溫、高壓的環境中運行。這是因為板式換熱器中的核心元件為較薄的金屬片,其承受壓力的能力有限,而板式換熱器常用于重工業生產中,這就需要板式換熱器具備較強的承受壓力的能力。由此可見,對于板式換熱器供熱系統而言,突破以往應用場合的限制是其應用節能設計的基本條件之一。

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      四、供熱系統節能設計的優化方法

      在分析了板式換熱器的工作原理后,深入了解了影響其換熱性能的因素,比如板片的波紋、流速、換熱系數、流道的安排等。對于板式換熱器供熱系統的節能設計而言,應充分考慮其影響因素,不斷優化供熱設計中的各個子系統,具體方法如圖2所示。

    供熱系統節能設計的優化方法

      1.不斷優化整體設計

      對于整個板式換熱器供熱系統而言,節能設計不只是在供熱系統的設計環節中需要考慮的問題,在換熱器方面也需考慮該問題。因此,在優化供熱系統板片的同時,還應優化板式換熱器的結構和功能,從整體上實現供熱系統的節能優化,從而實現供熱系統的節能設計。此外,對于不同的應用要求和場合,應合理選擇優化的方法和系數。

      2.不斷優化板片設計

      在板式換熱器供熱系統中,優化板片是非常關鍵的環節,主要包括以下2步:①板片承受壓力的能力對板式換熱器供熱系統的性能影響很大,因此,需要研制一些性能良好的制作材料,這也屬于研發換熱器的主要研究方向之一。②優化板片強度及其表面的波紋。應仔細分析板片波紋的類型、高度和波紋角等。只有合理優化板片設計,才有可能實現板式換熱器供熱系統的節能設計。

      3.匹配換熱系數與壓降

      換熱系數與壓降的匹配主要指平衡流體所受壓力的損耗和換熱系數。通常情況下,可采用傳熱的單元數法、對數的平均溫差法和單側的壓降最大化的利用法等。這樣做的主要目的是有效分析板片可承受的最大壓降或最適宜的壓降,從而準確推算出流體在流經通道時的壓降和流速,從而找到一種壓降值最大的設計方法,并找到比較合適的換熱系數與降壓匹配,從而增強板片承受壓力的能力。

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      4.合理安排流道

      流道安排的合理性與板式換熱器供熱系統的性能有直接關系。串聯型、混聯型的流道安排存在較大的差異,比如在換熱系數與壓降存在很大的差距時,就需要應用混聯型流程的流道安排。因此,對于板式換熱器供熱系統的節能設計而言,既要考慮板式換熱器的應用場合,又要考慮其能承受的壓力和流體流速。只有不斷綜合分析各種因素,才能設計出比較優秀的換熱器供熱系統,即最節能的板式換熱器供熱系統。

      看了上面介紹,有沒有對節能設計在板式換熱器供熱系統中的應用分析多了一些掌握呢?在空調系統具體設計和施工中,要根據不同項目的情況具體分析。以上就是建筑界暖通知識頻道分享的節能設計在板式換熱器供熱系統中的應用分析,更多相關暖通知識,盡在建筑界暖通知識頻道,建筑界暖通知識頻道與您一同學習進步!

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