판형 열교환기의 열전달 효율 향상
1. 판형 열교환기의 최적 설계 방향
최근 몇 년 동안 판형 열교환 기 기술은 높은 열 전달 효율, 작은 크기, 가벼운 무게, 낮은 오염 계수, 쉬운 분해, 다양한 판 및 광범위한 응용으로 점점 성숙 해졌습니다. 그것은 난방 산업에서 널리 사용되었습니다. 판형 열교환기는 조립 방법에 따라 탈착식, 용접형, 납땜형, 판쉘형 등으로 구분됩니다. 탈착식 판형 열교환기는 분해 및 청소가 용이하여 열교환기 면적의 증감이 유연하여 난방 프로젝트에 많이 사용됩니다. 탈착식 판형 열교환기는 열교환기 가스켓의 내열온도에 제한을 받으며 물에서 물의 열전달에 적합합니다.
판형 열교환기의 효율 개선은 포괄적인 경제적 이익 문제이며 기술 및 경제적 비교를 통해 결정해야 합니다. 열교환기의 열전달 효율을 높이는 것과 열교환기의 저항을 줄이는 것을 동시에 고려하여야 하며, 열교환기 판의 재질과 열교환기 가스켓의 재질 및 설치방법을 합리적으로 선택하여 장비의 안전한 작동을 보장하고 장비 수명을 연장하십시오.
2. 판형 열교환기의 최적 설계 방법
2.1 열전달 효율 향상
판형 열교환기는 벽 대 벽 열교환기입니다. 뜨겁고 차가운 유체는 열 교환기 판을 통해 열을 전달하고 유체는 열 교환기 판과 직접 접촉합니다. 열전달 방법은 열전도와 대류 열전달입니다. 판형 열교환기의 열전달 효율을 높이는 핵심은 열전달 계수와 대수 평균 온도차를 높이는 것입니다.
① 열교환기의 열전달 계수를 향상시키기 위해 판의 양면에서 동시에 표면 열전달 계수를 증가시킬 수 있고, 오염층의 열 저항을 감소시키고, 열전도율이 높은 열교환 판을 선택하고, 감소시킬 수 있습니다. 열교환기 판의 두께는 판형 열교환기의 열전달 계수를 효과적으로 향상시킬 수 있습니다.
NS. 열교환 판의 표면 열전달 계수 향상
판형 열교환기의 주름은 유체가 작은 유속(레이놀즈 수-150)에서 난류를 생성하도록 할 수 있기 때문에 더 높은 표면 열 전달 계수, 표면 열 전달 계수 및 열교환기 판 주름의 형상을 얻을 수 있습니다. 구조는 매체의 흐름 상태와 관련이 있습니다. 열교환기 판의 파형에는 헤링본, 직선, 구형 등이 있습니다. 수년간의 연구와 실험 끝에 주름진 단면 모양이 삼각형(정현파 표면의 열전달 계수가 가장 크고 압력 강하가 작으며 압력 하에서 응력 분포가 균일하지만 가공 어렵습니까?) 헤링본 플레이트는 표면 투과율이 높습니다. 열 계수,
NS. 먼지 층의 열 저항 감소
열교환기 오염층의 열 저항을 줄이는 핵심은 열교환기 판의 오염을 방지하는 것입니다. 열교환기 판 오염의 두께가 1mm일 때 열전달 계수는 약 10% 감소합니다. 따라서 열교환기 판의 오염을 방지하고 물 속의 파편이 판에 부착되는 것을 방지하기 위해 열교환기 양쪽의 수질을 모니터링하는 데 주의를 기울여야 합니다. 강철 부품의 도난 및 부식을 방지하기 위해 일부 가열 장치는 가열 매체에 화학 물질을 첨가합니다. 따라서 파편이 열교환기 판을 오염시키는 수질 및 접착제에 주의를 기울여야 합니다. 물에 점성 파편이 있는 경우 특수 필터를 사용하여 처리해야 합니다. 약을 고를 때,
씨. 열전도율이 높은 열교환판 사용
열 교환기의 판재는 오스테나이트계 스테인리스강, 티타늄 합금, 구리 합금 등 중에서 선택할 수 있습니다. 스테인리스강은 열전도율이 좋으며 열전도율이 약 14.4 W/(m•K), 고강도, 우수한 스탬핑 성능 및 산화되기 쉽지 않습니다. 가격은 티타늄 합금 및 구리 합금보다 저렴합니다. 난방 엔지니어링에 가장 많이 사용되지만 염화물 이온 부식에 대한 내성이 낮습니다.
NS. 열교환기 판 두께 감소
열교환기 판의 설계 두께는 내식성과는 무관하지만 열교환기의 내압과 관련이 있습니다. 열교환기 판은 두꺼워져 판형 열교환기의 압력 지지력을 향상시킬 수 있습니다. 헤링본 플레이트 조합을 채택하면 인접한 열교환 판이 뒤집어지고 주름이 서로 접촉하여 고밀도와 균일 한 분포의 지렛대를 형성합니다. 이 장치는 우수한 압력 지지력을 가지고 있습니다. 탈착식 판형 열교환기의 최대 내압 용량은 2.5MPa에 도달했습니다. 열교환 판의 두께는 열전달 계수에 큰 영향을 미치며 두께는 0.1mm 감소하며, 대칭형 판형 열교환기의 총 열전달 계수는 약 600W/(m•K) 증가하고 비대칭 유형은 약 500W/(m•K) 증가합니다. 열교환기의 내압 용량을 충족한다는 전제 하에 열교환기 판의 두께는 가능한 한 작아야 합니다.
② 대수 평균 온도차 증가
판형 열교환기의 흐름 패턴은 역류, 병류 및 혼합 흐름(역류 및 병류 모두)입니다. 동일한 작업 조건에서 대수 평균 온도 차이는 역류 흐름에서 가장 크고 하류 흐름에서 가장 작으며 혼합 흐름 패턴은 둘 사이 어딘가에 있습니다. 열교환기의 대수평균온도차를 증가시키는 방법은 가능한 한 역류 또는 역류에 가까운 혼합류를 사용하고, 고온측 유체의 온도를 최대한 높이고, 유체의 온도를 낮추는 방법이다. 차가운 쪽에서.
③ 입구 및 출구 파이프의 위치 결정
단일 공정으로 배열된 판형 열교환기의 경우 유지 보수가 용이하도록 유체 유입 및 유출 파이프를 열교환기의 고정 엔드 플레이트 측면에 가능한 한 많이 배치해야 합니다. 매체의 온도 차이가 클수록 유체의 자연 대류가 더 강해지고 정체 영역의 영향이 더 분명해집니다. 따라서 매체의 입구 및 출구 위치는 정체 구역의 영향을 줄이기 위해 뜨거운 유체의 위아래와 차가운 유체의 안팎에 따라 배열되어야 합니다. , 열전달 효율을 향상시킵니다.
2.2 판형 열교환기의 저항을 줄이는 방법
열교환기 판 사이의 흐름 채널에서 매체의 평균 유속을 높이면 열 전달 계수가 증가하고 열교환기 면적이 줄어들 수 있습니다. 그러나 유량을 높이면 열교환기의 저항이 증가하고 순환 펌프의 소비 전력과 장비 비용이 증가합니다. 순환 펌프의 소비 전력은 매체 유량의 3승에 비례합니다. 약간 더 높은 열전달 계수를 얻기 위해 유량을 증가시키는 것은 경제적이지 않습니다. 차갑고 뜨거운 매체의 흐름이 상대적으로 클 때 다음 방법을 사용하여 판형 열교환 기의 저항을 줄이고 더 높은 열 전달 계수를 보장할 수 있습니다.
① 열혼합판 채택
열 혼합 판의 양면에 주름의 기하학적 구조는 동일합니다. 열교환기 판은 헤링본 주름의 각도에 따라 경판(H)과 연판(L)으로 구분됩니다. 각도(보통 120. 약)는 90보다 큽니다. 딱딱한 판이며, 끼인각(보통 70. 약)은 90보다 작습니다. 연질 판의 경우. 열 혼합 판의 경질 판의 표면 열 전달 계수는 높고 유체 저항이 큰 반면 연질 판은 반대입니다. 하드 보드와 소프트 보드의 조합은 다양한 작업 조건의 요구를 충족시키기 위해 높은(HH), 중간(HL) 및 낮은(LL) 러너를 형성할 수 있습니다.
냉기 및 열매체의 흐름이 상대적으로 클 때 열 혼합 판을 사용하면 대칭 단일 공정 열교환기보다 판 면적을 줄일 수 있습니다. 뜨거운 혼합 판의 뜨거운 쪽과 차가운 쪽의 구멍 직경은 일반적으로 동일합니다. 차가운 매체와 뜨거운 매체의 유량비가 너무 크면 차가운 매체 측 구멍의 압력 손실이 커집니다. 또한 열 혼합 판 설계 기술로 정확한 일치를 달성하기 어렵기 때문에 판 면적 절약이 제한되는 경우가 많습니다. 따라서 냉열매질과 열매체의 유량비가 너무 클 때 열간혼합판을 사용하는 것은 적합하지 않습니다.
② 비대칭 판형 열교환기 채택
대칭형 판형 열교환기는 열교환기 판의 양쪽에 동일한 주름 형상을 가진 판으로 구성되어 콜드 러너와 핫 러너의 단면적이 동일한 판형 열교환기를 형성합니다. 비대칭(불균일 단면적) 판형 열교환기는 열 전달 특성과 냉온 유체의 압력 강하 요구 사항에 따라 판 양면의 파형 형상을 변경하여 단면적이 동일하지 않은 판형 열교환기를 형성합니다. 콜드 및 핫 러너의 경우 와이드 러너 측면의 입구 직경이 더 큽니다. 비대칭 판형 열교환 기의 열 전달 계수가 약간 감소하고 압력 강하가 크게 감소합니다. 냉열매체의 흐름이 상대적으로 클 때,
③ 다공정 조합 채택
냉열 매체의 유량이 클 때 여러 공정의 조합을 사용할 수 있으며 유량을 높이고 더 높은 열 전달 계수를 얻기 위해 작은 유량 측면에서 더 많은 공정을 사용합니다. 큰 흐름 쪽은 판형 열교환 기의 저항을 줄이기 위해 더 적은 프로세스를 채택합니다. 혼합 흐름 패턴은 여러 프로세스의 조합에서 나타나며 평균 열전달 온도 차이는 약간 더 낮습니다. 다공정 조합을 채용한 판형 열교환기의 고정단판과 가동단판을 모두 인수하여 유지보수 시 많은 작업이 필요합니다.
④ 열교환기 바이패스관을 설치한다.
냉열 매체의 흐름이 상대적으로 클 때, 열교환기로의 흐름을 줄이고 저항을 줄이기 위해 큰 흐름의 측면에 열교환기의 입구와 출구 사이에 바이패스 파이프를 설치할 수 있습니다. 조정을 용이하게 하려면 바이패스 파이프에 조절 밸브를 설치해야 합니다. 이 방법은 판형 열교환기를 나가는 차가운 매체의 온도를 높이고 열교환기 출구가 합쳐진 후 차가운 매체의 온도가 설계 요구 사항을 충족할 수 있도록 보장하기 위해 역류 배열을 채택해야 합니다. 열교환기의 바이패스 파이프는 열교환기가 더 높은 열 전달 계수를 갖고 열교환기의 저항을 감소시키는 것을 보장할 수 있지만 조정은 약간 더 복잡합니다.
⑤ 판형 열교환기 형태의 선정
열교환판 사이의 유로내 매체의 평균 유속은 0.3~0.6m/s가 바람직하고, 저항은 100kPa 이하가 바람직하다. 냉기 및 열 매체의 다른 흐름 비율에 따라 다양한 형태의 판형 열교환기가 선택됩니다.
2.3 열교환기 가스켓 재질 및 설치방법
① 재료의 선택
물판형 열교환기에서 냉온 매체는 열교환기 개스킷을 부식시키지 않습니다. 열교환기 가스켓의 재질 선택의 핵심은 내열성과 밀봉 성능입니다. 열교환기 가스켓의 재질은 문헌에 따라 선택할 수 있습니다.
② 설치방법 선택
열교환기 가스켓의 일반적으로 사용되는 설치 방법은 본딩 방식과 스냅인 방식이 있습니다. 본딩 방식은 판형 열교환기를 조립할 때 열교환기 가스켓을 열교환판의 실링 홈에 접착하는 방식입니다. 스냅인 방식은 판형 열교환기 조립 시 열교환기 가스켓과 판 가장자리의 스냅 구조를 이용하여 열교환기 판형 밀봉 홈에 열교환기 가스켓을 고정하는 방식입니다. 스냅인 설치의 적은 작업량으로 인해 판형 열교환 기 분해시 열교환 기 가스켓 손상률이 낮고 접착제에 함유되어 열교환 판에 부식을 일으킬 수있는 염화물 이온이 없습니다. 그래서 더 많이 사용합니다.
2.4 열교환기 판재의 합리적인 선택
스테인리스 강판의 부식 불량 현상은 비트 부식, 틈새 부식, 응력 부식, 입계 부식, 균일 부식 등의 원인이 될 수 있으며 응력 부식의 발생률이 상대적으로 높습니다.
