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最全⾯的板式换热器知识 （原理、结构、设计、选型、安装、维修） 板式换热器是由⼀系列 有⼀定波纹形状的⾦属⽚叠装⽽成的⼀种新型⾼效换热器。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 有换热效率⾼、热损失⼩、结构紧密相连 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。 板式换热器基本结构及运⾏原理 板式换热器的型式主要有框架式 （可拆卸式）和钎焊式两⼤类，板⽚形式主要有⼈字形波纹板、⽔平平直波纹板和瘤 形板⽚三种。 钎焊换热器结构 主要结构 ⒈板式换热器板⽚和板式换热器密封垫⽚ ⒉固定压紧板 ⒊活动压紧板 ⒋夹紧螺栓 ⒌上导杆 ⒍下导杆 ⒎后⽴柱 由⼀组板⽚叠放成 有通道型式的板⽚包。两端分别配置带有接管的端底板。 整机由真空钎焊⽽成。相邻的通道分别流动两种介质。相邻通道之间的板⽚压制成波纹。型式，以强化两种介质的热 交换。在制冷⽤钎焊式板式换热器中，⽔流道总是⽐制冷剂流道多⼀个。 图⽰为单边流，有些换热器做成对⾓流，即：Q1和Q3容纳⼀种介质，⽽Q2和Q4容纳另⼀种介质。 所有都是螺杆和螺栓结构，便于现场拆卸和修复。 运⾏原理 板式换热器是由带⼀定波纹形状的⾦属板⽚叠装⽽成的新型⾼效换热器,构造包括垫⽚、压紧板 （活动端板、固定端 板）和框架 （上、下导杆，前⽀柱）组成，板⽚之间由密封垫⽚进⾏密封并导流,分隔出冷/热两个流体通道,冷/热换热 介质分别在各⾃通道流过,与相隔的板⽚进⾏热量交换，以达到⽤户所需温度。 每块板⽚四⾓都有开孔，组装成板束后形成流体的分配管和汇集管，冷/热介质热量交换后，从各⾃的汇集管回流后 循环利⽤。 换热原理：间壁式传热。 单流程结构：只有2块板⽚不传热－头尾板。 双流程结构：每⼀个流程有3块板⽚不传热。 板⽚和流道 通常有⼆种波纹的板⽚ (L ⼩⾓度和 H⼤⾓度)，这样就有三种不同的流道(L, M 和 H)，如下所⽰： 由相邻⼩夹⾓的板⽚组成的通道。传热系数低，阻⼒⼩。适⽤于⼤流量，传热弱 （低⽐热或温差⼩）的 L ：⼩⾓度 情况，如：环境压⼒下的空⽓传热。 由相邻⼤夹⾓的板⽚组成的通道。传热系数⾼，阻⼒⼤。适⽤于⼩流量但传热强 （⾼⽐热，有相变或⼤ H ：⼤⾓度 温差）的情况，如：制冷剂相变传热。 M：通道 由相邻⼤/⼩夹⾓的板⽚组成的通道。传热系数和阻⼒介于H和L通道之间。 L+L = ⼩⾓ 度流道 L+H = 混合 流道 H+H=⼤⾓度 流道 在这三种流道中选择，并根据特殊的⼯况定⾝量做和选型。 理论上，⼀台换热器可以混⽤不一样的流道，如H型之后是M型。 但对于有相变的情况，这会导致第⼀个H流道和最后⼀个M流道之间介质的分配失调，因此，在各类制冷⽤BPHE中 不予采⽤。 板⽚波纹的主要作⽤：使得流体紊流，强化传热相邻板⽚的波纹形成接触抗点，提⾼耐压性能。 注：巧克⼒分布去：使流体均匀流过整个板⽚，在 A 和B处的压⼒降相同，使在这⾥的压⼒损失最⼩，把压⼒降⽤于 有效的传热，允许平⾏流AlfaLaval 创造发明创造，现已被⼴泛应⽤。如下图。 平⾏流与对⾓流： 平⾏流的优势：⼀块板⽚ & ⼀条密封垫，同⼀的板⽚在板⽚组⾥，旋转180º可以⽤于⼆边通道备件损耗⼩。完全满 ⾜对⾓流所有的功能，较⾼的设计压⼒或使⽤较薄的板⽚没有交叉出管⼝。 关于板⽚材质 不锈钢：指耐空⽓、蒸汽、⽔等弱腐蚀介质和酸、碱、盐等化学浸蚀性介质的钢，⼜称不锈耐酸钢。实际应⽤中，常 将耐弱腐蚀介质的钢称为不锈钢，⽽将耐化学介质的钢称为耐酸钢。两者在化学成分上存在⼀定差异，前者不⼀定耐 化学介质腐蚀，⽽后者则⼀般均 有不锈性。不锈钢的耐蚀性取决于钢中所含的合⾦元素。 耐腐蚀机理：铬是不锈钢获得耐蚀性的基本元素，当钢中含铬量达到12％左右时，铬就与腐蚀介质中的氧作⽤，在 钢表⾯形成⼀层很薄的氧化膜 （ ⾃钝化膜Cr2O3），极难溶于⽔，可进⼀步阻⽌氧与铁腐蚀。同理，破坏钝化膜 Cr2O3 就从另一方面代表着破坏其抗氧腐蚀能⼒。 另外腐蚀介质中的卤族元素 （像⽔中常见的氯离⼦）在⼀定条件下也能替换掉Cr，所以不锈钢在⼀定条件下也会⽣ 锈，在含酸、碱、盐的介质中也会被腐蚀,。因此不锈钢抗腐蚀能⼒的⼤⼩是随其钢质本⾝化学组成、加互状态, 使⽤ 条件及环境介质类型⽽改变的。不锈钢在⽔中腐蚀主要是由于⽔中氯离⼦引起的。 条件及环境介质类型⽽改变的。不锈钢在⽔中腐蚀主要是由于⽔中氯离⼦引起的。 不锈钢中其余添加元素也均发挥不同作⽤。像M 会在⼀定程度上抵消氯离⼦引起的腐蚀，但是也有⼀个适⽤范围。 常⽤不锈钢：304 ，316属于奥⽒体不锈钢，其牌号为国外叫法的简写 （⼀般均为进⼝），为300系列。美国牌号是 美国钢铁协 会A ISI标准，⽇本是⽇本⼯业协会标准SUS。中国主要⽤成分表⽰，见下表。 304、304L、316、316L的成分区别。L的含义是L w ,表⽰更低含量的碳。带L的焊接性能好，数字⼀样的话，成分 除碳以外其余成分⽆⼤区别。⼜由于316与316L价格差别不⼤，故直接选⽤316L。从成分表中能够准确的看出304与316最 ⼤区别为M （钼）含量不同，所以316抗氯离⼦浓度能⼒要⽐304强。也是我们选⽤304还是316的主要是根据。两种 材质在耐受的氯离⼦浓度见下页表格，板材的补充说明： 不锈钢在含氯介质中的使⽤范围 （mg/L） （在⽔介质中与ppm百万分之⼀等同） 板⽚材料/温度 25℃50℃75℃100℃120℃ 304/304L 100 75 40 20 10 316/316L 400 180 120 50 25 氯离⼦浓度超出的话，选⽤钛 （Ti）或其它⾦属。如海⽔⽤钛 （Ti） 板⽚常⽤材料的特点和使⽤条件补充 评价材料耐蚀性好坏的指标是“耐局部腐蚀当量PRE”值越⼤则抵抗腐蚀能力越好。主要是Cr、MO、Ni的含量决定。 1）304不锈钢：使⽤于有机和⽆机介质中，浓度＜30% 温度＜＝100/浓度﹥30% 温度﹤50的硝酸温度﹤100的各种 浓度的碳酸、氨⽔和醇类。304L的材料基本和304材料⼀样，可焊接性更好，可以⽤作焊接式换热器。 2）316L天然冷却⽔、冷却塔⽔、软化⽔、碳酸，浓度⼩于50%的醋酸和苛性钠溶液，醇类和丙酮等溶剂，温度⼩于 100度的稀硝酸 （﹤20%）稀磷酸 （﹤30%），但不适于硫酸。316和它基本⼀样。 3）317适合⽐316L使⽤条件更多的情况。 4）A ISI904L和SUS890L 性价⽐⾼，⽐以上材料都要好。很适合⼀般的硫酸，磷酸和卤化物。 5）SMO 254⾼级不锈钢，提⾼了MO 含量，是对316进⾏改良的超级不锈钢。 有优良的耐氯化物和缝隙腐蚀的性 能。适⽤于含盐⽔，⽆机酸。 6）SMO654⽐254更好的材料，可⽤于冷的海⽔。 7）RS-2 （0Cr20Ni26M 3Cu3Si2Nb）不锈钢，这是国产的相当于316，耐应⼒腐蚀更好，可⽤于80度以上的浓硫 酸。 （浓度90%98%） 备注： 体可见下表： 关于板式换热器垫⽚ 垫⽚作为换热器板⽚间的密封元件，是为了防⽌板⽚泄漏的。垫⽚的质量优劣直观地影响换热器的质量和形象。在暖 垫⽚作为换热器板⽚间的密封元件，是为了防⽌板⽚泄漏的。垫⽚的质量优劣直观地影响换热器的质量和形象。在暖 通⾏业，垫⽚主要为橡胶制品，受温度、介质影响⼤，因此在制作的步骤中受配⽅、组分的均匀度、硫化定型的条件影 响很⼤。 对垫⽚的要求： （以下建议不针对任何品牌及不持⽴场） 1、配⽅科学，必须 有抗⽼化、抗撕裂、⾼回弹的特性 （降低弹性引起的反作⽤⼒，板⽚不易变形）。 2、密封接触⾯尺⼨精确，报警信号孔灵敏。 3、免粘接结构，拆装⽅便。 垫⽚的品牌：国内⽤户认可的胶条⽣产⼚家：如 1、国内品牌：武汉派克 （北京市场很认）、西安联谊、江苏启东等。 2、国外品牌：美国杜邦等。 垫⽚的定位形式： 1、粘合式垫⽚ 2、免粘接垫⽚：挂式、卡式 垫⽚的选型： 1、介质的温度，见下表： 2、介质的腐蚀性 板式换热器在暖通空调领域的应⽤ 区域供热系统 热电联产系统 地热⽔供暖系统 即热式⽣活热⽔系统 即热式特点 可保证⽤户随时随地均有热⽔供应，系统紧凑，⽆需储罐，需要较⼤的锅炉容量需要较⼤的热交换器。 半即热式⽣活热⽔系统 半即热式特点 需要较⼩的锅炉容量，需要较⼩的热交换器，储罐内易⽣长细菌，需要额外的地⽅安放储罐。 游泳池恒温保持系统 太阳能热⽔系统 供冷空调系统 冷凝器侧应⽤： 1 冷却塔⽔冷却凝结⽔ 2 海⽔、河⽔或井⽔冷却凝结⽔ 3 ⼄⼆醇冷却凝结⽔ 4 短路冷冻机组系统 5 地下⽔冷/热源系统 6 热回收系统 冷凝⽔侧热交换器能够更好的起到以下作⽤： 保护冷凝器免受污染、结垢和腐蚀 代替冷凝器承受冷却⽔侧压⼒ 能够在季节许可时不运⾏冷冻机组 可以在一定程度上完成热回收 节省昂贵的添加剂 冷却塔⽔冷却凝结⽔ 海⽔、河⽔、或井⽔冷却凝结⽔ ⼄⼆醇冷却凝结⽔ 短路冷冻机组系统 地下⽔冷/热源系统 热回收系统 蒸发侧的应⽤： 1 压⼒接⼒系统 2 分离冷却循环⽔ (⽆压⼒接⼒功能) 3 蓄冰系统 4 区域供冷系统 5 天花板供冷系统 蒸发器侧热交换器能够更好的起到以下作⽤： 避免冷冻机组承受⾼压(压⼒接⼒系统) 减少昂贵、低效添加剂的⽤量 分离冷却⽔系统，以保证局部系统清洁度很⾼(电⼦元件⽣产) 减少泄漏所带来的损害 压⼒接⼒系统 分离冷却循环⽔系统 蓄冰系统 蓄冰系统模块设计基本要素： 设定空调要求 运⾏⽅案 全蓄冰系统 部分蓄冰系统 冷冻机组为主系统 蓄冰为主系统 区域供冷系统 天花板供冷系统 天花板供冷系统 空调系统其它应⽤⽅案 1 夏、冬季供冷、热转换 2 冷冻⽔预冷却系统 板式换热器在供冷空调系统中的优势 1. 传热系数⾼,对数温差可作到0.5度。 2. 体积⼩,重量轻,便于安装,可放置于设备层。 3. 易于拆卸,⽅便清理内部污垢。 4. 结构坚固,可承受较⾼⼯作压⼒,最⾼ 3.0MPa。 5. 换热效率⾼,降低运⾏成本。 6. 固定投资低。 板式换热机组基础原理 流经⽤户散热⽚后的低温⽔ （⼆次回⽔）经过滤器除污后，由循环泵加压进⼊换热器，吸收⼀次热媒放出的热量，达 到供⽔设定温度后，再流向供热管⽹对⽤户进⾏供热； 热源经⼀次热⽹ （⼀次⽔）流经过滤器、调节阀、进⼊换热器放热后 （⼆次⽔），由热媒回⽔管返回热源 （⼆次回 ⽔）被加热后再次参与循环换热； 补⽔泵根据系统运⾏情况适时对⼆次循环⽔系统进⾏定压补⽔。 选型要点及原则 1、流速及取值： ①、换热管⽹流速：指进、出⽔管路，见流速表。 ②、机组总管流速：管径≦ 80时，选1m/s， ≧ 100时，见流速表。 ③、⾓孔流速：最⼤为6m/s （四个进出⼝）。 ④、板间流速：0.4 ～ 0.8m/s （L型0.8，M型0.6，H型0.4）。 2、换热⾯积：指换热器的⾯积，单板⾯积*参与换热⽚数 （总⽚数减⼆） ①、换热⾯积的计算： 换热⾯积=换热量/换热系数/对数平均温差/污垢系数 换热⾯积=换热量/换热系数/对数平均温差/污垢系数 ②、换热量的计算： 换热量=建筑⾯积*采暖热指标 （即热负荷，见指标表） 3、介质参数： ①、区域供暖：暖⽓采暖/地热采暖：110/75 ℃ - 50/75 ②、区域供暖：地热采暖：110/75 ℃- 40/50 ℃ ③、楼宇空调：风机盘管采暖：110/75 ℃ - 50/60 ℃ ④、⽣活热⽔：洗浴、厨房、洗⾐房：70/50 ℃ - 10/55 ℃ ⑤、泳池供⽔：游泳池恒温供⽔：110/70 ℃ - 10/40 ℃ ⑥、超⾼层空调制冷：冷⽔转换：7/11 ℃ - 8/12 ℃ 板式换热器选型计算的⽅法及公式 现今板式换热器选型计算⼀般都采⽤软件选型。常规⼿算⽅法和公式如下： (1) 求热负荷Q Q=G．ρ．ＣP．Δt (2) 求冷热流体进出⼝温度 t2=t1+ Q /G ．ρ ．ＣP (3) 冷热流体流量 Ｇ=Q / ρ ．ＣP ．(t2-t1 ) (4) 求平均温度差Δtm Δtm=(T 1-t2)-(T2-t1)/In(T 1-t2)/(T2-t1)或Δtm=(T １-t2)+(T2-t1)/2 (5) 选择板型 若所有的板型选择完，则进⾏结果分析。 (6) 由Ｋ值范围，计算板⽚数范围Ｎmin，Ｎmax Ｎmin = Q / Kmax ．Δtm ．F P ．β Ｎmax = Q / Kmin ．Δtm ．F P ．β (7) 取板⽚数N （Ｎmin≤ Ｎ≤ Ｎmax ） 若N已达Ｎmax ，做 （5）。 (8) 取N的流程组合形式，若组合形式取完则做 （7）。 (9) 求Re，Nu Re = W ．de/ ν Nu =a1．Rea2．Pra3 (10)求a，K传热⾯积Ｆ a = Nu ．λ/ de K= 1 / 1/ah+1/ ac+γc+γc+δ/λ0 F=Q /K ．Δtm ．β (11)由传热⾯积Ｆ求所需板⽚数ＮＮ ＮＮ= F/ Fp+ 2 (12)若N＜NN，做 （８）。 (13)求压降Δp Eu = a4 ．Rea5 Δp = Eu ．ρ．W2 ．ф (14) 若Δp ＞Δ允，做 （８）； 若Δp≤Δ允，记录结果 ，做 （８）。 注: 1． （1）、 （2）、 （3）根据已知条件的情况进⾏计算。 2．当T 1-t2=T2-t1时采⽤Δtm = (T １-t2)+(T2-t1)/2 3 ．修正系数β⼀般0.7～0.9。 4 ．压降修正系数ф ，单流程ф度=1～1.2 ，⼆流程、三流程ф=1.8～2.0，四流程ф=2.6～2.8。 5．a1、a2、a3、a4、a5为常系数。 选型计算各公式符号的意义及单位 符号 意 义 单位 符号 意 义 单位 Q 热负荷 W Cp ⽐热KJ/kg℃ ρ 流体密度 Kg/ m3 Δtm 平均温差 ℃ G 体积流量 m3/s F 传热⾯积 m2 G 体积流量 m3/s F 传热⾯积 m2 K 传统系数 W/ m2℃ W 流 速 m/s T 1、T2 热介质进出⼝温度 ℃ t1、t2热介质进出⼝温度 ℃ m 流程数 n 流道数 α 对流换热系数 W/ m2℃ f 单通道截⾯积 m2 ν 运动粘度 m2/s λ 介质导热系数 W/ m℃ Δp 阻⼒损失 Mpa Eu Eu = Δp / ρ. W2 ⽆量纲 Re 雷诺数Re = W ．de /ν ⽆量纲 de 当量直径 m Nu Nu = de．α / γ ⽆量纲 Pr 普朗特数 λ0 板⽚导热系数 W/ m℃ t 板 厚 m β 修正系数 h、c 热、冷介质⾓标 γP 热介质污垢热阻 m2℃/W γc 冷介质污垢热阻 m2℃/W 选⽤板式换热器就是要选择板⽚的⾯积,它的选择主要有两种⽅法，但这两种都⽐较难理解，最简单的是套⽤公式： Q=K×F×Δt Q——热负荷 K——传热系数 F——换热⾯积 Δt——传热温差 （⼀般⽤对数温差） 传热系数取决于换热器⾃⾝的结构，每个不同流道的板⽚，都有⾃⾝的经验公式，如果不严格的线。最后算出的板换的⾯积要乘以⼀定的系数如1.2。 应⽤及安装 换热器接管的颠倒放置 换热器的安装姿势 应垂直安装。 不要采⽤⽔平放置形式。 不要采⽤⽔平放置形式。 只有在全⾯试验并作出评估以后才能如下图⽰⽅法安装。 侧边朝下 （图1）的放置稍好⼀些，估计⽤作蒸发器时容量会减少25%， 冷凝器不清楚，但肯定会减低。 倾斜5 ~10 °的BPHE可以把容量减少降低到可接受的程度 （图2）。 冷凝器的放置⽅式必须使制冷剂从下⾯两个接管出⼊，防⽌液阻塞 （图2）。 蒸发器应将制冷剂接管在上，防⽌汽阻塞 （图3）。 换热器的安装和⽔侧管路布置 不要让震动和管道的热膨胀波及到换热器。可采取： —在BPHE和⽀架之间加橡胶垫。 —压缩机采⽤减振器。 —直管段较长时，采⽤波纹管或其它吸振装置。 如果⽔路从上部接管接⼊并且压⼒降较⼩，低于相应的静压差，那么，⽔就不会充满BPHE。换热器的上部形成空⽓ 腔并阻塞部分传热⾯。 ⼀个⾼于进⼝接管的回弯可以使⽔充满BPHE （图⽰）。 换热器的管路焊接 ⽤溶剂对焊接表⾯清洗并去除油污。 为避免氧化并冷却BPHE，将氮⽓吹过被焊接的管路。 ⽔侧管路通⽔并保持流动。焊接开始前就通⽔并持续到可以⼿摸BPHE为⽌。 也可以在接管根部缠绕湿布或不断⽤⽔冲刷焊件。 焊料⾄少含银45%，钎焊应在低于650 ℃下进⾏。 任何情况下焊件都不应超过800 ℃。 T IG （钨极惰性⽓体保护电弧焊）焊接和保护⽓是放热量最少的焊接法，应尽量采⽤。 在管⼝压降较⼤时，换热器的不均匀分布 钎焊换热器排汽和排⽔ （某些流程须配置⼀些附加接管） 钎焊换热器⽤于冷凝器/冷凝液液位 （⾼度）控制的危险 钎焊换热器⽤于冷凝器/冷凝液液位 （⾼度）控制的危险 避免在⼀台冷凝器内使冷凝液进⼀步过冷，由于K冷凝远⼤于K过冷，过冷⾯积和冷凝⾯积的转换会引起⼤的容量变 化，结果可能是控制问题并产⽣震荡。除此以外惰性⽓体还会在冷凝器内被有效分离，并浮在其上部。 冷凝器其他⽅⾯ 冷凝器的压⼒降 制冷剂通常在强制压⼒下运⾏，该压⼒使⾜够的压⼒降可资利⽤。 ⼤温差 （⼩流量）下的允许压⼒降⽐⼩温差 （⼤流量）下的允许压⼒降⾼，但温差不应⼩于1～2℃。 管⼝的压⼒降应⼩于20%的总压⼒降，否则从第⼀个到最后⼀个通道会发⽣分配不均。 冷凝器的冷凝压⼒ 应保持尽可能低的设计冷凝压⼒，降低冷凝压⼒意味着给定制冷量下，减少压缩机的耗能，或压缩机耗能⼀定时，增 加制冷量。冷凝温度与⼊⼝⽔温之差控制在5～10℃最为合适。 压缩机运⾏过程中，应保持压⼒不变，当冷却⽔温降低时，冷凝压⼒⾄少不应降低到限定值，如降低过多，热⼒膨胀 阀就不能有⾜够的压差给出所要求的容量。 ⽔流⽅向 由于冷凝器循环的负荷 （冷凝量）⼤于蒸发器循环的负荷 （制冷量），所以最好让冷凝器循环呈逆流 （热泵循环）， 蒸发器循环呈顺流 （制冷循环）。 压⼒降 从经济观点出发，可把压⼒降调整到⼀个合理的值，压⼒降⼩于0.2～0.3MPa时，在钎焊换热器内不会有侵蚀的危 险。 流量和压⼒降必须同时计算，以便求出最佳值。 壳管式或套管式换热器利于在⼤流量，低压⼒降下⼯作，⽽钎焊换热器则相反。 最佳流量⼀般是使每⽶流道长的压⼒降⼤于0.04MPa，且管⼝压⼒降约⼩于30%的总压⼒降。 冷凝器故障诊断 容量不⾜ 查验流量，温度和压⼒降等参数。判断什么现象引起压⼒降异常。 检查⽔流动受阻，来⾃储液器的满溢，以及异常声⾳等检查冷凝器外表⾯的气温变化。⼤温差有很大的可能是惰性⽓体阻 塞，或⽔侧阻塞，要不然是制冷剂流动受阻 若不是纯⽔，检查冷却流体。若是⼄⼆醇⽔溶液或类似物，可校核其浓度和/或粘度。浓度太⾼会削弱传热。 检查冷凝器液体侧中污垢情况和制冷剂侧中润滑油情况蒸发器和压缩机是否匹配。 检查压缩机。在额定压⼒下压缩机是否排出⾜够的制冷剂到冷凝器。 若排出的⽐吸⼊的多，多出的制冷剂不能在冷凝器内冷凝，使容量降低。是否由于压缩机磨损造成制冷剂的内部泄 漏？转速和电流消耗是否与其容量相⼀致？ 容量低，但冷凝液的过冷度⼜太⼤，这在某种程度上预示着冷凝液液位过⾼，阻塞了冷凝器⽤于冷凝的加热表⾯。此现象可能是系 统中的制冷剂充灌量太多。 不稳定性 储液器压⼒控制阀与冷凝器之间距离⼤，意味着冷凝液在其液位升⾼以前不得不充满冷凝液管，即响应时间长，与此 相反，当冷凝器排液时，响应时间短 检查各种阀门的⼒学性能。尤其是膨胀阀，⽔中的杂质或因磨损⽽产⽣的⾦属碎屑，很容易阻塞流动并损坏阀门。如 果流量减少是由堵塞所造成，其容量同样要降低。这种被堵塞的阀门会通过其不规则的控制运作和/或异常声⾳显露 出来。 钎焊换热器⽤于蒸发器 沸腾放热系数 对于与油五溶的制冷剂，如R12，油的影响可以提⾼沸腾放热系数，在R22中油的浓度在3～5%范围内，沸腾放热系 数随油浓度的增加⽽增⼤，超过5%时，沸腾放热系数⼜降低。这种影响可⽤制冷剂-油混合物的表⾯张⼒降低，使更 多的汽化核⼼起作⽤来加以解释。油浓度⾼时制冷剂中油的影响可忽略，此时混合物粘度加⼤将起主导作⽤。 遗憾的是：预测沸腾放热系数是很困难的 （＞9%的误差）。 幸运的是：上述的机理在⼯业，尤其在制冷蒸发器中起着次要作⽤。 在圆形流道中垂直,向上的两相流流态图 直接膨胀式蒸发器 制冷剂流⼊蒸发器进⼝处已部分汽化,⼀般对R22⼊⼝蒸汽⼲度约为25%,制冷剂是饱和状态,当液体在蒸发器中上升时, 压⼒降低(压⼒降和静压的原因).温度将由进⼝处降⾄制冷剂都蒸发的状态点.蒸汽将开始过热.过热度是变化的,对R22 ⼀般是5℃。 蒸汽过热能保护压机免受液滴(5%的不可压缩油滴不会导致液击)蒸发引起的冲击.并能避免液滴冲⾛压机中的油。 按照对液击敏感⾼低程度,分压机类型由⾼到低依此是:开启活塞式压机,螺杆式压机,对液击最不敏感的是透平压机和涡 旋式压机。 过热度5 ℃可将R22(饱和温度0 ℃)含有1.8%的液滴蒸发为100%的饱和蒸汽(0℃)。 热⼒膨胀阀的选择和安装 膨胀阀和蒸发器必须有相同的名义换热量和过热度。 两只表⾯上相同，⽽效应不同的阀门，应选择斜率⼩的 （如图⽰）。 万⼀有可能发⽣不稳定的系统，蒸发器应该设计成其过热度⼤于5℃的名义过热度。由于正常设计预量和垢阻，实际 设计应该如此。这会增⼤斜率，但是容量有⼀定损失。 选择最⼤容量⼩于蒸发器零过热度容量的阀门，如果震荡发⽣，也不会有未蒸发的制冷剂进⼊压缩机的危险。 选择最⼤容量⼩于蒸发器零过热度容量的阀门，如果震荡发⽣，也不会有未蒸发的制冷剂进⼊压缩机的危险。 在换热器中，由于管⼝速度低，危险在于：通过膨胀阀的⽓态和液态制冷剂，可能分离⽽进⼊不同的流道。另⼀⽅ ⾯，如果管⼝流速过⼤，导致管⼝压降相对于流道压降要⼤，这将导致制冷剂分液不均。 以下的各种改善分液不均的⽅案都有缺陷，正确安装的膨胀阀是使其进⼝管径尽可能的⼩ （如加装⼀个带有预混器的 接管）。特别对低温制冷，钦宝的分配器是很有效的。其缺点是它很难应⽤于可逆的系统，即当⽤作冷凝器时，膨胀 阀也应⽐通常情况稍⼤。 感温包禁⽌安装在管道底部，防⽌油的⼲扰。 制冷剂会从膨胀阀的填料盒泄露出来，因此液态制冷剂会和蒸汽⼀起进⼊压缩机。⼀般 说明书说明，感温包应安装 在压⼒表的上游，以免读数错误，但这在某种程度上预示着进⼊压缩机的过热度不正确。因此，如果蒸发器和压缩机之间有⾜够的 距离，感温包要放在压⼒表下游 400～600mm外，液态制冷剂可充分蒸发。感温包将可测到正确的过热度。传压管 一定得安装在感温包的下游。 感温包和传压管一定得安装在⽔平弯头之后的 ⼀段⽔平管路上，弯头充作汽液分离器，排除液态制冷剂和油对测量的 ⼲扰。 膨胀阀到蒸发器的管路应平直，并且与阀门出⼝管径相同。 如果压缩机与感温包和传压管之间距离太短 ，由于膨胀阀没时间对负荷作出响应，液态制冷剂有可能进⼊压缩 机。电磁阀应该尽可能近地安装于膨胀阀前⾯。 蒸发器故障诊断 震荡 （⽆论多么谨慎，震荡都将发⽣） 改变静过热度。 将感温包安装离蒸发器远些。 震荡是否仅在低容量下发⽣？ 有⾮常低的流道流量的蒸发器，有时⼯作不稳定。 冷凝器或储液器流量是否恒定？其特性参数是不是恒定？ 是否有热⽓旁通控制或冻结保护，它们是否是震荡的来源？ 尽量提⾼蒸发器中两种介质的温差，使膨胀阀曲线移到其斜率⼩于蒸发器曲线斜率的区域，提供了可允许的误差。 检查系统的制冷剂充满度。如不⾜，储液器将跑⼲，膨胀阀制冷剂流量不规律，这样给蒸发器稳定性和容量带来影 响。 容量不⾜ 查验流量，温度和压⼒降等参数。压⼒降是否暗⽰某些不正常？⽔流动受阻或油过多。 在不同位置交换使⽤温度计。⼩温差非常容易被不正确的温度计所掩盖。 检查蒸发器外表⾯的气温变化。⼤温差有很大的可能是⽔侧或制冷剂侧分液不均。 通过温度和流量的各种组合，双检传热。 检查加热流体。若是⼄⼆醇⽔溶液或类似物，可校核其浓度和/或粘度。浓度太⾼会削弱传热，太低容易冻结。 检查冰的形成。冰将损害传热，实际出⼝温度将升⾼。 检查蒸发器液体侧中污垢情况和制冷剂侧中油垢情况。 冷凝器和压缩机是否匹配 制冷剂中是否有⽔。在膨胀阀处⽔将变成冰，从⽽阻塞制冷剂流动。 检查冷凝器压⼒。如果压⼒太低，没有⾜够的压⼒驱动制冷剂流过膨胀阀。 不稳定因素。它将导致容量降低。 检查过热度，如果⼤于设计值，说明蒸发器应能蒸发⽐实际更多的制冷剂，即增⼤容量。 可能由于太⼩的阀门，管道阻碍物，过滤器过脏，结冰，储液器跑⼲等等。由此蒸发器不能蒸发超过其进⼊量更多的 制冷剂，并且进⼊量太少，致使容量太低。 如果针对已被调好过热度，膨胀阀不能给予所需的容量，且静装配过热度设置⼩，系统将不可能提供更多制冷剂。 将感温包卸下，让其加热。感温包温度升⾼迫使膨胀阀达到最⼤容量值，看看容量增加了吗？ 制冷剂不断从有故障的热⽓旁通阀漏出。于是，降低了容量。 检查膨胀阀的进⼝温度。如果 有相当⾼的过冷度，如装有回热器，相⽐于在冷凝压⼒下进⼊膨胀阀，有较少的液体 蒸发。较低蒸汽⼲度降低传热系数。因此容量减少。 制冷剂侧的污垢 产⽣原因 油 （在传热⾯上产⽣绝热的油膜）。 油分解的产物 （在压缩机中被加热到超过油的分解温度）。 磨损和破裂 （压缩机的磨损，对传热不⼀定有害）。 ⽔ （油和⽔以及油的分解物会形成污垢） 清洗和预防 通常不对制冷剂侧进⾏清洗，除⾮系统被完全堵塞。这种污垢最可能是油极其分解物。可⽤⼀些合适的洗涤剂清洗。 为了能够更好的保证油在蒸发器中良好地通过，制冷剂蒸汽速度或者剪切应⼒越⼤越好。剪切应⼒正⽐于单位流道长的压⼒降。 通常5KPa/m就⾜够了。 冷凝器⽔侧的污垢 ⽔的类型 ⾃来⽔—⽔质和⽔温都很好。 井⽔—相当冷且⼲净及较低的微⽣物含量，但是⽣成⽔垢的含盐 （硫化钙，流化镁，碳酸钙及碳酸镁）浓度有时会相 井⽔—相当冷且⼲净及较低的微⽣物含量，但是⽣成⽔垢的含盐 （硫化钙，流化镁，碳酸钙及碳酸镁）浓度有时会相 当⾼。从简单的过滤到精细的预处理可能是需要的。 由于⽔温低，⽽且⼀般可获得的数量很少，所以允许温升⼤于冷却塔⽔的⽔温升，⽽冷却塔⽔的温升在低流量条件下 为10~15℃。 冷却塔⽔—冷却塔⽔通常⽐来⾃同⼀地区的井⽔温度⾼15~20℃。含盐量会10倍于补充⽔。在污染严重地区，会夹 带灰尘和腐蚀性⽓体。需要对其进⾏各种处理。冷却塔通常设计成约5℃的⽔温降。 河⽔和湖⽔—盐浓度通常相当低，但是含有相当数量的固体颗粒。微⽣物活性 （藻类，细菌和真菌）很⾼，有时会有 农药。预处理是必需的，温度通常介于井⽔和冷却塔⽔之间。由于环境的原因，其温升不允许超过10℃。 城市废⽔—通常含有天然农药，特别是⾃由氨。有时⽤吹⽓法除氨。⼀般不能⽤作BPHE的冷凝器的冷却介质。 盐⽔和海⽔— 由于氯离⼦的腐蚀作⽤，不能⽤作BPHE的冷凝器的冷却介质。 冷凝器⽔侧污垢的清洗 ⽔侧的腐蚀 氯化的⽔ ⽔中加氯处理 （如游泳池）或海⽔倒灌,此时氯转变成氯离⼦ （Cl-)并逐渐递增，⼀段时间后，氯离⼦浓度会增加⾄在 板⽚上形成坑蚀，腐蚀的发⽣⽐下图所显⽰的要低得多。 预防不要在BPHE之前⽴即放置加氯点，应该尽可能远些。 PH值愈⾼愈好，⾄少7。 在BPHE进⼝，Cl20.5ppm。 ⽔温50～60℃时，控制Cl-150ppm，⽔温70～80℃时，控制Cl-100ppm。 氯化钙和溴化锂溶液浓缩的氯化钙溶液在⾼PH值和低温 （0℃）时，不腐蚀不锈钢。对25%浓度的氯化钙溶 液，316L可⽤于温度80℃，100%浓度时，可⽤于温度20℃。如果⽤抗腐蚀剂如重铬酸盐，对溶液进⾏处理，它 对铜同样有腐蚀性。当设备停⽌运⾏，且使溶液的温度升⾼，尤其是使溶液的PH值降低了，⽐如不适当地⽤⽔清洗 后，则会引起⾦属点腐蚀。上述性质同样适⽤于溴化锂溶液。 预防⾦属点腐蚀是⼀种很快的过程，对蒸发器内点腐蚀的影响可能是灾难性的。仅仅使⽤抗腐蚀的⼯业溶液。这种溶 液正确地说明，它与铜和不锈钢是相容的。 制冷剂侧的腐蚀 氢氟氯碳化物 （HCFC）的分解产物。在⼀定条件下，HCFC将分解，氯氟和氢将形成盐酸和氢氯酸。 HCFCS可能更容易分解，如果氧⽓存在，将加速分解。 ⽔的存在。完全⼲燥的氢氯酸和氢氟酸⽆很⼤的腐蚀性，在⽔溶液中成为最强的酸。 ⾼温。100℃时，危险性很⼩，但当有催化剂时，分解将加快。镍，铬，钒等以及氧化物可以做催化剂。不锈钢在 焊接时可形成这些氧化物。因此在焊接过程中不容许有氧化过程。 油分解过程中有机酸的形成。当有⽔存在时会加速。矿物油通常不会有⿇烦。⼀些新型合成油含有⾮常活跃的双键分 ⼦，与⽔或氧形成有机酸。 氨。⼲燥的氨不会对铜腐蚀。由于⽔份通常是存在的，在氨制冷系统中，不能⽤铜钎焊换热器。氨的热⼒特性意味着 压缩机排⽓温度较⾼，有油分解的危险。这可能会引起润滑故障，以及形成⽆腐蚀性的污垢。在油分解的过程中形成的 酸将被氨中和掉。 焊剂 （⼀般不会进⼊换热器）。焊剂化合物能除去⾦属表⾯的氧化物，形成烈性腐蚀剂。 预防常常检验核查⼲燥器。 限制压缩机出⼝温度。 检查过滤器。如果偶然发⽣堵塞，这可能是油分解物⽣成的迹象。 在焊接接管时，应⽤氮⽓保护 （向接管和设备内吹⼊氮⽓）。 BPHE的泄漏/不一样的泄漏 泄漏的查找 系统检查 —检查停机程序和蒸发温度。冷凝器中压⼒是否得以控制？冬季最⼤冷凝压⼒低会迫使蒸发温度下降。 —检查停车和启动程序和如果热冲击可能发⽣的气温变化检查。是否冷流体突然进⼊较热的BPHE，或反之亦然？ —检查来⾃其它设备的振动。是否有可减⼒或减振的弯头或波纹管？ —在并联压缩机或BPHE情况下，当⼀台机组突然起动或停车时，有几率会使突然的压⼒或温度波动。是否所有的 BPHE都有⾃⾝的压⼒控制器？ —在⽔侧是否应⽤了电动阀或电磁阀？在BPHE之后安装电磁阀，可能会引起⽔击。 —是否应⽤了通过调节运⾏时间能半连续运⾏的阀门？这种阀门可能开1秒，关5秒，从关转向开5秒，关1秒。它 们是温度，压⼒骤变的原因。 —⽔中是否含有过量的氯离⼦或其它腐蚀剂？试取⽔样。 外部检查 —在正对进⽔⼝处的反⾯盖板上是否有⿎包？ —两侧是否有变形迹象？ —接管连接是否密封？ —检查外表是否有运输或安装损坏？ 严重冰冻-⽔温控制不当，造成整台产品⿎起。 局部冰冻-⽔温控制不当，短期在低于0℃运⾏。 焊接接管时温控不当-施焊接管时，⽆恰当的降温措施，过⾼的温度传递到接管底部或临近的板⽚上，造成泄漏。 板⽚微裂纹-出⼚时板⽚有⾮贯穿性的裂纹，⼀段时间运⾏后板⽚被击穿。 设计不当(中间隔断095等)-双系统中氟侧中间隔断处⽆加强板，⼀段时间运⾏后板⽚造成疲劳破坏。 BPHE冻结的防⽌/安装 ⽔冻结过程 壁温恰好是0℃时，不会结冰，必须有⼀定的过冷度。 主流⽔温接近0℃时，冰层会逐渐加厚最后把整个流道阻塞。 在⼀个直接膨胀蒸发器⾥，制冷剂的进⼝温度通常要⽐蒸发温度⾼出1.5-2.5℃。流动形式⼀般是逆流，即温度最低 的⽔将遇到温度最低的液态制冷剂。 在⼀般的稳定运⾏⼯况下，当壁温还没有降到0℃以下时蒸发温度可能已远低于0℃了。但这种情况会在哪⾥发 ⽣？ —很难确定。取决于温度分布，⽔和制冷剂的压⼒降等因素。 —先在⼀个流道内结冰，流道阻⼒增加⽽使⽔流量减⼩，⽔温和壁温被冷却到更低的程度，结更多的冰，直⾄板⽚破 裂。 —只要蒸发温度不高于0℃，冻结都可能会发⽣。 ⼄⼆醇或盐溶液的冻结冻结时，形成的冰晶体中含有纯⽔，因此该冰晶体的融点是0℃。所以当温度升⾼时“冰”依然 存在，与⽔结的冰将融化不一样。 由于这种结冰滞后作⽤，可能在蒸发器中出现冰的集结现象。所幸的是溶液冰晶体中含有⼄⼆醇或盐，因⽽它更象⼀ 团松散的泥浆⽽不象纯冰那样是坚硬的⼀块。 BPHE冻结的防⽌/热⼒和⽔⼒设计 筑龙给排⽔ 微信号：zhul nggp 给排设计 ⼁ 给排施⼯ 消防⼯程 ⼁ ⾏业⼤事 附件2：河北省职业教育科学研究“十四五”规划2024年度课题申请书.docx 2024年新高考新题型数学一模好题分类汇编--立体几何（解析版）.pdf 休闲时代下广州市环城游憩带（ReBAM）休闲旅游发展研究——基于居民环城游憩行为视角.docx 《聚焦2024年全国两会》2024中考道德与法治时政热点课件（含视频）.pptx 原创力文档创建于2008年，本站为文档C2C交易模式，即用户上传的文档直接分享给其他用户（可下载、阅读），本站只是中间服务平台，本站所有文档下载所得的收益归上传人所有。原创力文档是网络服务平台方，若您的权利被侵害，请发链接和相关诉求至 电线) ，上传者 |
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