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板式换热和管壳式换热器相比优缺点

2017-08-01

(一)优点

1.传热系数高

    管壳式换热器的结构,从强度方面看是很好的,但从换热角度看不甚理想,因为流体在壳程中流动时存在着折流板—壳体、折流体—换热管、管束—壳体之间的旁路。通过这些旁路的流体,没有充分参与换热。而板式换热器,不存在旁路,而且板片的波纹能使流体在较小的流速下产生湍流。所以板式换热器有较高的传热系数,一般认为是管壳式换热器的3~5倍。

完成同一换热任务,采用管壳式换热器和采用板式换热器的比较;板式换热器的换热面积仅为管壳式换热面积的1/3~1/4。

2.对数平均温差大
 

在管壳式换热器中,两种流体分别在壳程和管程内流动,总体上是错流的流动方式。如果进一步地分析,壳程为混合流动,管程是多股流动,所以对数平均温差都应采用修正系数。修正系数通常较小。流体在板式换热器内的流动,总体上是并流或逆流的流动方式,其温差修正系数一般大于0.8,通常为0.95.

3.占地面积小

    板式换热器结构紧凑,单位体积内的换热面积为管壳式换热器的2~5倍,也不象管壳式换热器那样要预留抽出管束的检修场地(除非吊出安装位置进行检修),因此实现同样的换热任务时,板式换热器的占地面积约为管壳式换热器的1/5~1/10.
 

4.重量轻
 

板式换热器的板片厚度仅为0.5mm,管壳式板式换热器的换热管厚度为2.0~2.5mm;管壳式换热器的壳体比板式换热器的框架重得多。在完成同样换热任务的情况下,板式换热器所需的换热面积比管壳式换热器的小,这就意味中板式换热器的重量轻,一般来说仅为管壳式换热器的1/5左右。
 

5.价格低

60年代中期,弗兰克对用各种材料制造管壳式换热器和板式换热器的成本进行了比较,得到单位换热面积造价—换热面积(一台的)关系曲线。从曲线所示可见,若以不锈钢为材料,板式换热器的价格低于管壳式换热器
 

6.末端温差小
 

管壳式换热器在壳程中流动的流体和换热面交错并绕流,还存在旁流。而板式换热器的冷、热流体在板式换热器内的流动平行于换热面,且无旁流;这样使得板式换热器的末端温差很小,对于水—水换热可以低于1℃,而管壳式换热器大约为5℃.这对于回收低温位的热能是很有利的。
 

7、污垢系数低
 

板式换热器的污垢系数比管壳式换热器的污垢系数小很多,其原因是流体的剧烈湍流,杂质不易沉积;板间通道的流通死区小;不锈钢制造的换热面光滑、且腐蚀附着物少;以及清洗容易。板式换热器和管壳式换热器的污垢系数比较如下表。
 

8、多种介质换热
 

如果板式换热器中间隔板,则一台设备可进行三种或三种以上(多个中间隔板)介质的换热。在乳品加工中常采用多介质换热的板式换热器。管壳式换热器就无法实现在一台设备中进行多种介质的换热。
 

9、清洗方便
 

把板式换热器的压紧螺柱卸掉后,即可松开板束、或卸下板片,进行机械清洗,这对需要经常清洗设备的换热过程十分方便。
 

10.很容易改变换热面积或流程组合
 

只要增加(或减少)几张板片,即可达到需要增加(或减少)的换热面积。改变板片的排列,或更换几张板片即可达到所要求的流程组合,适应新的换热工况。

 

(二)缺点
 

1.工作压力在2.5MPA以下

板式换热器是靠垫片密封的,密封周边很长,而且角孔的两道密封处的支撑情况较差,垫片得不到足够的压紧力,所以目前板式换热器的最高工作压力仅为2.5MPA;单板面积在1平方时,其工作压力往往低于2.5MPA.


2.工作稳定在250℃以下

板式换热器的工作温度决定于密封垫片能承受的温度。用橡胶类弹性垫片时,最高工作温度在200℃以下;用压缩石棉绒垫片(Caf)工作温度为250~260℃。由于压缩石棉绒垫片的弹性差,所以工作压力较用橡胶垫片低。


3.不宜于进行堵塞通道的介质的换热


板式换热器的板间通道很窄,一般为3~5mm,当换热介质中含有较大的固体颗粒或纤维物质时,就容易堵塞板间通道。对这种换热场合,应考虑在入口装设过滤器,或采用再生冷却系统。

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