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板片式与管壳式换热器对比

浏览次数:3307发布日期:2015-09-02

    对于我公司高低温试验箱采用水冷式的制冷系统,我们通常使用的水冷凝器主要有两种类型:管壳式换热器和板片式换热器。
一、管壳式换热器
管壳式换热器由壳体、传热管束、管板、折流板(挡板)和管箱等部件组成。壳体多为圆筒形,内部装有管束,管束两端固定在管板上。进行换热的冷热两种流体,一种在管内流动,称为管程流体;另一种在管外流动,称为壳程流体。为提高管外流体的传热分系数,通常在壳体内安装若干挡板。挡板可提高壳程流体速度,迫使流体按规定路程多次横向通过管束,增强流体湍流程度。换热管在管板上可按等边三角形或正方形排列。等边三角形排列较紧凑,管外流体湍动程度高,传热分系数大;正方形排列则管外清洗方便,适用于易结垢的流体。

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管壳式换热器模型图


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管壳式换热器剖面图

二、板片式换热器
    板式换热器是由一系列具有一定波纹形状的金属片叠装而成的一种新型换热器。各种板片之间形成薄矩形通道,通过板片进行热量交换。板式换热器是液—液、液—汽进行热交换的理想设备。它具有换热效率高、热损失小、结构紧凑轻巧、占地面积小、安装清洗方便、应用广泛、使用寿命长等特点。在相同压力损失情况下,其传热系数比管式换热器高3-5倍,占地面积为管式换热器的三分之一,热回收率可高达90%以上。

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板式换热器外观图


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板式换热器流程图


三、板式换热器与管壳式换热器的特点比较
1、传热系数高;
板式换热器由于不同的波纹板相互倒置,构成复杂的流道,使流体在波纹板间流道内呈旋转三维流动,能在较低的雷诺数(一般Re=50~200)下产生紊流,所以传热系数高,一般认为是管壳式的3~5倍。
2、对数平均温差大,末端温差小。
在管壳式换热器中,两种流体分别在管程和壳程内流动,总体上是错流流动,对数平均温差修正系数小,而板式换热器多是并流或逆流流动方式,其修正系数也通常在0.95左右,此外,冷、热流体在板式换热器内的流动平行于换热面、无旁流,因此使得板式换热器的末端温差小,对水换热可低于1℃,而管壳式换热器一般为5℃。
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的2~5倍,也不像管壳式那样要预留抽出管束的检修场所,因此实现同样的换热量,板式换热器占地面积约为管壳式换热器的1/5~1/8。
4、重量轻。
板式换热器的板片厚度仅为0.4~0.8mm,而管壳式换热器的换热管的厚度为2.0~2.5mm,管壳式的壳体比板式换热器的框架重得多,板式换热器一般只有管壳式重量的1/5左右。
5、价格低。
采用相同材料,在相同换热面积下,板式换热器价格比管壳式约低40%左右。
6、制作方便。
板式换热器的传热板是采用冲压加工,标准化程度高,并可大批生产,管壳式换热器一般采用手工制作。
7、热损失小。
板式换热器只有传热板的外壳板暴露在大气中,因此散热损失可以忽略不计,也不需要保温措施。而管壳式换热器热损失大,需要隔热层。
8、容积较小。
板片式换热器容积约为管壳式换热器的10%~20%,可以减小制冷剂的充注量,节约使用成本。
9、不易结垢。
由于内部充分湍动,所以不易结垢,其结垢系数仅为管壳式换热器的1/3~1/10。
10、单位长度的压力损失大。
板片式换热器由于传热面之间的间隙较小,传热面上有凹凸,因此比管壳式换热器的光滑管的压力损失大。
11、易堵塞。
板片式换热器由于板片间通道很窄,一般只有2~5mm,当换热介质含有较大颗粒或纤维物质时,容易堵塞板间通道,管壳式换热器由于采用直径较大的光滑铜管换热,因此其不容易造成堵塞。
通过以上的对比,可以看出板片式换热器的优点比管壳式换热器多很多,*较大的缺点就是对冷却水的水质要求比较高,因此,我司产品水冷凝器的就是板片式换热器,在设计采用对冷却水进行过处理,防止较大颗粒或纤维物质进行板片内部,同时在使用过程中定期对冷却水进行更换以及对管路进行清理,从而可以保证板片式换热器的正常使用。
如果根据客户环境的特定要求,对于不方便使用板片式换热器,比如多台设备共用冷却塔,用户现场水质不好控制的情况下,我公司则使用管壳式换热器。