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非对称型板式换热器在空调供热工程中的应用

点击:1858 日期:[ 2014-04-26 21:14:20 ]
                           非对称型板式换热器在空调供热工程中的应用                                        常春梅   姚田绪                                      兰州石油机械研究所     摘要:本文介绍了非对称板式换热器的结构特点、性能及在空调换热工程中的应用优势。     关键词:板式换热器 非对称 结构 性能 空调供热 应用     0.前言     板式换热器作为一种高效节能的换热 设备在城市集中供热工程中进行间接、集 中或连续供热,起到了节约能源、节省设备 维修管理费用、保护环境、保证人民生活 安居乐业的重要作用,是城市集中供热中 不可缺少的设备。而近年来,随着我国城 市集中供热规模的不断扩大,其运行特点 多为冷热侧介质流量或温差不等,一般为 2:1~3:1,尤其是建筑空调换热,其典型工 况为一次水温度为95℃→70℃,二次水 温度为50℃→60℃或55℃→60℃,温差 或流量比达2.5~5,针对此种非对称工 况,我国的几个主要板式换热器生产厂 商相继开发了非对称型板式换热器,现介绍有关情况。     1.结构特点     1.两流体流经的板片角孔尺寸大小不同,见图1。大流量流体走大角孔,小流 量流体走小角孔,两流体流经接管和角孔的阻力损失相近。                          2.导流区呈非对称结构,即大、小流量侧流体的流道几何尺寸不同,小流量 侧流道的宽度比大流量侧流道宽度窄, 流道的深度则比大流量侧浅,流道的总长度则比大流量侧长。因而,板片两侧的导流区具有很大的非对称性,可使两流体沿导流区的压力降更均衡,沿板片的分布更均匀。     3.传热区两侧流道分别由截面积不等(截面积之比为2:1或更大)、尺寸和形 状不同的人字形波纹构成,见图2。波纹的夹角可为钝角,也可为锐角;由于两流 体的流道截面积不等,当两流体的流量不等时,可使两流体板间流速接近或相等。因而,大大提高了小流量侧的给热系数, 从而使总传热系数大大提高,强化了传 热,节省了换热面积。                        4.仅以同一种板片(1套模具)采用特 殊的密封结构,即可组成传热性能与压力降合理匹配的两种流道,流动特性为单边 流;较之常规的以两种板片(两套模具)实 现的非对称流道,大大地节省了模具投资 和生产费用。     5.一般为单流程布置,接管均位于固 定压紧板一侧,安装维修方便。     2.工作原理     众所周知,对于板式换热器而言,仅当两种流体的板间流速接近时性能最 佳。然而,对于流量比或温差比大于2的工况,若选用对称型板式换热器采用单 流程布置,由于流量不等,两流体的板间流速不等,因而总有一侧流体的允许压力降不能充分利用,板间流速低的一侧, 给热系数低,易结垢;流速高的一侧,压力降往往过大,因而使板片长时间承受 较高的压差而发生变形。所以板片两侧流体的传热不能处于最佳状态。若在小流量一侧采用多流程布置,以使两流体的板间流速接近。这样,一是传热性能下降(因存在顺流),造成换热面积过大,无谓浪费;二是两个压紧板上均布置接管, 给操作维修带来不便。     非对称型板式换热器由于板片的角孔、导流区和传热区结构均不对称,可在 两流体的流量不等时,使板间流速(或压力降)仍接近或相等。因而,大大提高了 小流量侧的给热系数,从而使总传热系 数大大提高,强化了传热性能,节省了换热面积。     3.性能特点     经对该类产品进行质量检验及传热 与流体阻力特性测试,检验结果均符合 GB 16409-1996《板式换热器》的要求,个 别项目处于国内外领先水平,并证明具有以下特点:     1.承压能力较高,设计压力可达 2.5MPa,比常规产品提高两个等级以上;     2.传热性能好,比压力降低,标准状况下,K值可达5 000W(/m2·K)以上;     3.尤其适用于流体的流量比或热容量比大于2.5的传热工况;     4.应用范围广,既适用于液—液,也适用于汽—液(作为冷凝器)或含有较小尺 寸颗粒状、纤维状杂质的流体。     4.应用分析     在3种典型空调供热工况下,非对称型同对称型板式换热器选型计算结果的对 比情况见表1。     从表1中可看出选用非对称型产品 时,节省换热面积一半,但热侧阻力降仍未 完全利用,可见,若采用“热混合”设计技术 或增大通道截面积比至2.5:1或 3:1,换热 面积还可大大降低。                                        表1非对称与对称型板式换热器在3种典型工况中的应用比较     5.结论     综上所述,同常规板式换热器比较, 非对称型板式换热器的结构明显不同, 能与“非对称工况”精确匹配,具有优良 的传热和流体阻力特性。在城市空调供热工程中,其优越性尤为显著,可谓“量身定制”。采用这种产品可节省换热面积 30%以上。(责编:罗增润)     参考文献     程宝华,李先瑞.板式换热器及换热装置技术 应用手册.北京:中国建筑工业出版社,2005: 321~336 
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