板式換熱器解決方案

2020-06-15  來自: 暖通在線 瀏覽次數:7

一、 板式換熱器工作原理


1. 工作原理
可拆式板式換熱器是的間壁式換熱設備,由若干金屬波紋板片交替排列,通過橡膠質的密封墊片形成冷熱通道,實現全逆流換熱。板式換熱器簡單的工作原理, 結構組成, 請參考下圖(圖 1.可拆式板式換熱器)。 

2. 特點
1) 結構緊湊、節約空間:可拆式板式換熱器的結構設計緊湊,整體尺寸較小,與管殼式換熱器相比,可節約 50%-80%的空間。
2) 節能、:相同的工作條件,需要的冷卻介質更少。所以,工況相同時,需要的推動功更少。
3) 板片材質多樣化:可根據用戶介質的酸堿性選擇相應材質的板片,以滿足用戶產品的使用壽命。
4) 維修成本低、保養方便:模塊化設計,后期維修方便,如有損壞可更換單個模塊,更經濟。而且,在清理污垢時,可拆式板式換熱器可以很容易的打開。而且,用于表面清潔的清潔劑,可以是高壓水(特殊工作環境中可用酸液進行清洗)。


3. 關鍵技術
1) 板片流體分配設計:有分流、導流、換熱三區的設計, 能夠減少因流量分配不均勻而產生的換熱效率下降、流動死區增大、局部結垢傾向增大等弊端。
2) 板片面接觸設計:板片導流區與換熱區的波紋峰谷面接觸設計,在改善板片換熱效率方面起到至關重要的作用。
3) 不同的通道設計:板片的 H、L大小角度,B、M寬窄流道的設計,能夠很好的使用不同狀態的流體介質,合理的調節流量、壓降、傳熱的強弱程度等。
4) 膠墊的卡扣、 截面、泄漏腔、 雙密封等設計, 很好的解決了板片與板片相擠壓, 所產生的強度, 密封性,緊湊性等問題。


二、 熱泵系統板換解決方案


1. 熱泵系統中的板換
在水地源熱泵系統中, 以是否需要二次換熱分為兩類。
具體分類如下:
1) 不需要二次換熱
當地下水水質比較潔凈時, 即地下水中的固體顆粒程度、 酸堿性等對熱泵機組的影響不是很大時, 可以直接進入熱泵機組參與氟路系統的熱交換。系統示意圖如下圖(圖2.潔凈地下水熱泵系統示意圖)。

2) 需要二次換熱
當地下水水質較差時, 即地下水含泥沙等固體顆粒較多、 有酸堿性(如含鐵等金屬離子較多顯堿性) 等會腐蝕、 破壞熱泵機組時, 需要增加一個水路循環,進行二次換熱。該二次換熱所用的設備即可拆式板式換熱器。系統示意圖如下圖(圖 3.不潔凈地下水熱泵系統示意圖)。


3) 建議
當夏天不太熱時, 使與地下水進行熱交換的水路循環, 直接給使用側降溫。此建議, 僅供系統設計者參考。系統示意圖如下圖(圖 4.改進方案系統示意圖)。


 

2. 板換所解決的問題
根據現場水質檢測如下表(表 1.水質檢驗報告單摘錄) 以及現場實際考察情況, 我們知道地下水顯堿性, 含泥沙等固體顆粒較多, 含鐵離子較多。如果直接進入熱泵機組, 在設備運行中會嚴重的腐蝕設備, 堵塞機組, 縮短機器使用壽命,降低工作性能。所以, 增加二次換熱使用可拆式板式換熱器能夠解決以下問題。


1) 解決問題一:腐蝕性
因該地下水顯堿性, 含鐵、 銅等金屬離子較多, 會與所接觸的金屬面產生氧化還原反應, 腐蝕換熱器板片。熱泵機組中使用的換熱器為釬焊式板式換熱器, 限于該設備生產工藝, 板片材質只能為不銹鋼 304 或 316。而可拆式板式換熱器則沒有這種限制, 材質多樣,可以選用不銹鋼 316L 和耐腐蝕性很好的鈦。
2) 解決問題二:堵塞
因該地下水中含有一定程度的固體顆粒, 會對換熱器產生堵塞, 影響換熱系數, 流體介質流量。而且, 會磨損堵塞處的板片, 造成穿孔等惡劣現象。
可拆式板式換熱器的流道深度要比熱泵機組中的釬焊式板式換熱器深的多,可以在上述情況下, 有很好的流動性。具體流道深度見下表(表 2.可拆式板換部分流道深度統計)。


3) 解決問題三:降低維修成本、 保護機組、 節省維修時間
首先, 從設備維修上講。如果沒有二次換熱, 會很容易破壞機組中的換熱器,而釬焊式的換熱器一旦破壞, 必須整體換熱器更換。而增加二次換熱的可拆式換熱器, 則可以拆卸更換其中的零部件。
然后, 從保護機組上講。因地下水有腐蝕性的緣故, 都會對換熱器進行清洗,而清洗會對換熱器產生一定的破壞且是不可逆的。所以, 增加二次換熱, 需要進行清洗的是可拆式的換熱器, 會起到保護熱泵機組的效果。
最后, 從節約維修時間上講??刹鹗綋Q熱器的故障維修難度和熱泵機組的故障維修難度是不言而喻的。 

 

三、 板換的維修和保養


在板式換熱器的使用過程中,由于水處理設備運行不當,水質控制不嚴,將不符合水質標準的循環水注入換熱器,水中的鈣鎂碳酸鹽遇熱后分解為碳酸鈣和氫氧化鎂沉淀物。這些沉淀物,一部分粘結在受熱較大的換熱器受熱面上,形成堅硬的水垢;另一部分懸浮在循環水中沉積在流速較低的受熱面上,形成二次水垢。由于水垢的導熱性能極差, 使板式換熱器傳熱惡化,大大降低了傳熱效率,造成熱能的嚴重浪費。所以, 換熱器要定期的維護保養。

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