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非對稱型板式換熱器在空調供熱工程中的應用

點擊:1433 日期:[ 2014-04-26 21:14:20 ]
                           非對稱型板式換熱器在空調供熱工程中的應用                                        常春梅   姚田緒                                      蘭州石油機械研究所     摘要:本文介紹了非對稱板式換熱器的結構特點、性能及在空調換熱工程中的應用優勢。     關鍵詞:板式換熱器 非對稱 結構 性能 空調供熱 應用     0.前言     板式換熱器作為一種高效節能的換熱 設備在城市集中供熱工程中進行間接、集 中或連續供熱,起到了節約能源、節省設備 維修管理費用、保護環境、保證人民生活 安居樂業的重要作用,是城市集中供熱中 不可缺少的設備。而近年來,隨著我國城 市集中供熱規模的不斷擴大,其運行特點 多為冷熱側介質流量或溫差不等,一般為 2:1~3:1,尤其是建筑空調換熱,其典型工 況為一次水溫度為95℃→70℃,二次水 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廠 商相繼開發了非對稱型板式換熱器,現介紹有關情況。     1.結構特點     1.兩流體流經的板片角孔尺寸大小不同,見圖1。大流量流體走大角孔,小流 量流體走小角孔,兩流體流經接管和角孔的阻力損失相近。                          2.導流區呈非對稱結構,即大、小流量側流體的流道幾何尺寸不同,小流量 側流道的寬度比大流量側流道寬度窄, 流道的深度則比大流量側淺,流道的總長度則比大流量側長。因而,板片兩側的導流區具有很大的非對稱性,可使兩流體沿導流區的壓力降更均衡,沿板片的分布更均勻。     3.傳熱區兩側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成,見圖2。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的給熱系數, 從而使總傳熱系數大大提高,強化了傳 熱,節省了換熱面積。                        4.僅以同一種板片(1套模具)采用特 殊的密封結構,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;較之常規的以兩種板片(兩套模具)實 現的非對稱流道,大大地節省了模具投資 和生產費用。     5.一般為單流程布置,接管均位于固 定壓緊板一側,安裝維修方便。     2.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,因而總有一側流體的允許壓力降不能充分利用,板間流速低的一側, 給熱系數低,易結垢;流速高的一側,壓力降往往過大,因而使板片長時間承受 較高的壓差而發生變形。所以板片兩側流體的傳熱不能處于最佳狀態。若在小流量一側采用多流程布置,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、導流區和傳熱區結構均不對稱,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 小流量側的給熱系數,從而使總傳熱系 數大大提高,強化了傳熱性能,節省了換熱面積。     3.性能特點     經對該類產品進行質量檢驗及傳熱 與流體阻力特性測試,檢驗結果均符合 GB 16409-1996《板式換熱器》的要求,個 別項目處于國內外領先水平,并證明具有以下特點:     1.承壓能力較高,設計壓力可達 2.5MPa,比常規產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、纖維狀雜質的流體。     4.應用分析     在3種典型空調供熱工況下,非對稱型同對稱型板式換熱器選型計算結果的對 比情況見表1。     從表1中可看出選用非對稱型產品 時,節省換熱面積一半,但熱側阻力降仍未 完全利用,可見,若采用“熱混合”設計技術 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。                                        表1非對稱與對稱型板式換熱器在3種典型工況中的應用比較     5.結論     綜上所述,同常規板式換熱器比較, 非對稱型板式換熱器的結構明顯不同, 能與“非對稱工況”精確匹配,具有優良 的傳熱和流體阻力特性。在城市空調供熱工程中,其優越性尤為顯著,可謂“量身定制”。采用這種產品可節省換熱面積 30%以上。(責編:羅增潤)     參考文獻     程寶華,李先瑞.板式換熱器及換熱裝置技術 應用手冊.北京:中國建筑工業出版社,2005: 321~336 
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