板式换热器解决方案

2020-06-15  来自: 暖通在线 浏览次数:29

一、 板式换热器工作原理


1. 工作原理
可拆式板式换热器是的间壁式换热设备,由若干金属波纹板片交替排列,通过橡胶质的密封垫片形成冷热通道,实现全逆流换热。板式换热器简单的工作原理, 结构组成, 请参考下图(图 1.可拆式板式换热器)。 

2. 特点
1) 结构紧凑、节约空间:可拆式板式换热器的结构设计紧凑,整体尺寸较小,与管壳式换热器相比,可节约 50%-80%的空间。
2) 节能、:相同的工作条件,需要的冷却介质更少。所以,工况相同时,需要的推动功更少。
3) 板片材质多样化:可根据用户介质的酸碱性选择相应材质的板片,以满足用户产品的使用寿命。
4) 维修成本低、保养方便:模块化设计,后期维修方便,如有损坏可更换单个模块,更经济。而且,在清理污垢时,可拆式板式换热器可以很容易的打开。而且,用于表面清洁的清洁剂,可以是高压水(特殊工作环境中可用酸液进行清洗)。


3. 关键技术
1) 板片流体分配设计:有分流、导流、换热三区的设计, 能够减少因流量分配不均匀而产生的换热效率下降、流动死区增大、局部结垢倾向增大等弊端。
2) 板片面接触设计:板片导流区与换热区的波纹峰谷面接触设计,在改善板片换热效率方面起到至关重要的作用。
3) 不同的通道设计:板片的 H、L大小角度,B、M宽窄流道的设计,能够很好的使用不同状态的流体介质,合理的调节流量、压降、传热的强弱程度等。
4) 胶垫的卡扣、 截面、泄漏腔、 双密封等设计, 很好的解决了板片与板片相挤压, 所产生的强度, 密封性,紧凑性等问题。


二、 热泵系统板换解决方案


1. 热泵系统中的板换
在水地源热泵系统中, 以是否需要二次换热分为两类。
具体分类如下:
1) 不需要二次换热
当地下水水质比较洁净时, 即地下水中的固体颗粒程度、 酸碱性等对热泵机组的影响不是很大时, 可以直接进入热泵机组参与氟路系统的热交换。系统示意图如下图(图2.洁净地下水热泵系统示意图)。

2) 需要二次换热
当地下水水质较差时, 即地下水含泥沙等固体颗粒较多、 有酸碱性(如含铁等金属离子较多显碱性) 等会腐蚀、 破坏热泵机组时, 需要增加一个水路循环,进行二次换热。该二次换热所用的设备即可拆式板式换热器。系统示意图如下图(图 3.不洁净地下水热泵系统示意图)。


3) 建议
当夏天不太热时, 使与地下水进行热交换的水路循环, 直接给使用侧降温。此建议, 仅供系统设计者参考。系统示意图如下图(图 4.改进方案系统示意图)。


 

2. 板换所解决的问题
根据现场水质检测如下表(表 1.水质检验报告单摘录) 以及现场实际考察情况, 我们知道地下水显碱性, 含泥沙等固体颗粒较多, 含铁离子较多。如果直接进入热泵机组, 在设备运行中会严重的腐蚀设备, 堵塞机组, 缩短机器使用寿命,降低工作性能。所以, 增加二次换热使用可拆式板式换热器能够解决以下问题。


1) 解决问题一:腐蚀性
因该地下水显碱性, 含铁、 铜等金属离子较多, 会与所接触的金属面产生氧化还原反应, 腐蚀换热器板片。热泵机组中使用的换热器为钎焊式板式换热器, 限于该设备生产工艺, 板片材质只能为不锈钢 304 或 316。而可拆式板式换热器则没有这种限制, 材质多样,可以选用不锈钢 316L 和耐腐蚀性很好的钛。
2) 解决问题二:堵塞
因该地下水中含有一定程度的固体颗粒, 会对换热器产生堵塞, 影响换热系数, 流体介质流量。而且, 会磨损堵塞处的板片, 造成穿孔等恶劣现象。
可拆式板式换热器的流道深度要比热泵机组中的钎焊式板式换热器深的多,可以在上述情况下, 有很好的流动性。具体流道深度见下表(表 2.可拆式板换部分流道深度统计)。


3) 解决问题三:降低维修成本、 保护机组、 节省维修时间
首先, 从设备维修上讲。如果没有二次换热, 会很容易破坏机组中的换热器,而钎焊式的换热器一旦破坏, 必须整体换热器更换。而增加二次换热的可拆式换热器, 则可以拆卸更换其中的零部件。
然后, 从保护机组上讲。因地下水有腐蚀性的缘故, 都会对换热器进行清洗,而清洗会对换热器产生一定的破坏且是不可逆的。所以, 增加二次换热, 需要进行清洗的是可拆式的换热器, 会起到保护热泵机组的效果。
最后, 从节约维修时间上讲。可拆式换热器的故障维修难度和热泵机组的故障维修难度是不言而喻的。 

 

三、 板换的维修和保养


在板式换热器的使用过程中,由于水处理设备运行不当,水质控制不严,将不符合水质标准的循环水注入换热器,水中的钙镁碳酸盐遇热后分解为碳酸钙和氢氧化镁沉淀物。这些沉淀物,一部分粘结在受热较大的换热器受热面上,形成坚硬的水垢;另一部分悬浮在循环水中沉积在流速较低的受热面上,形成二次水垢。由于水垢的导热性能极差, 使板式换热器传热恶化,大大降低了传热效率,造成热能的严重浪费。所以, 换热器要定期的维护保养。

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