板式換熱器是否可以作為板式冷凝器使用
板式冷凝器作為板式換熱器的一種,是專為冷凝工況設(shè)計的換熱器。當(dāng)冷凝量較小、溫度較高時,我們可用普通板換來當(dāng)冷凝器使用,但在很多冷凝工況,特別是流量較大、溫度較低的汽相冷凝時,采用專為冷凝工況設(shè)計的板式冷凝器將帶來無與倫比的優(yōu)越性。
普通板換,一般是為液-液換熱工況而設(shè)計,既冷熱兩側(cè)都是液體。其板片結(jié)構(gòu)一般采用人字形波紋設(shè)計。圖1所示為我司GJ-A-M系列板型,是一種使用范圍較廣、傳熱效率較高的通用型板式換熱器,分析其版面結(jié)構(gòu),可以很容易看出,波紋為人字形波紋,采用統(tǒng)一大小的角孔設(shè)計。
專用冷凝器,一般是為汽-液工況而優(yōu)化設(shè)計,即熱流體為大體積流量的蒸汽,冷流體為循環(huán)冷卻水(或其他冷卻介質(zhì),一般為液態(tài))。圖2所示為我司GJ-L系列板型,是一種專為冷凝工況設(shè)計的專用板式冷凝器。其采用凹凸形波紋設(shè)計,并采用了特殊的角孔設(shè)計。
圖1:GJ-A-M系列板式換熱器板片 圖2:GJ-L系列板式冷凝器板片
圖1:GJ-A-M系列板式換熱器板片 圖2:GJ-L系列板式冷凝器板片
通過對兩種類型板片波紋、流道、角孔等特征對比分析如下:
1:波紋。普通板換一般為人字形波紋設(shè)計,主要目的是使流體達(dá)到湍流,強(qiáng)化傳熱。采用不同的波紋角度設(shè)計,主要是為了平衡傳熱與阻力損失。而板式冷凝器采用特殊的波紋設(shè)計,蒸汽側(cè)波紋主要起到支撐流道作用,而冷卻水側(cè)的波紋起到強(qiáng)化傳熱作用。
2:流道。普通板換一般采用2-4mm的板間距設(shè)計,可以設(shè)計為淺密波紋,這樣能獲得更高的湍流增強(qiáng)傳熱。而板式冷凝器采用寬窄流道設(shè)計,擁有大而平直的蒸汽寬流道,小而曲折的冷卻水窄流道,極大的提高了汽水傳熱能力。
3、角孔。普通板換角孔通常一樣大,這也符合兩側(cè)液-液流體換熱的特性;而板式冷凝器不同,其專有的特征是蒸汽進(jìn)口非常大,這是因為一般冷凝汽體的體積非常巨大,是冷卻流體的十幾甚至幾十倍,而冷凝液體積又急劇縮小,所以冷凝水接口可以設(shè)計得較小。板式冷凝器采用優(yōu)化設(shè)計了蒸汽進(jìn)口和冷凝水出口,能滿足大量蒸汽冷凝的需求,甚至大量低溫蒸汽的冷凝需求。
通過簡單對比,我們再回答板式換熱器是否可以作為板式冷凝器來使用這個問題,答案是:小冷凝量,小體積量可以使用,但大流量、大體積量,我們推薦優(yōu)先選擇專用的板式冷凝器。
由于我國板式冷凝器發(fā)展較晚,因此國內(nèi)有很多廠家用普通板式換熱器來代替板式冷凝器,發(fā)現(xiàn)效果也還可以。當(dāng)然,這個的效果指的是和列管冷凝器的相比,并不是和專業(yè)的板式冷凝器對比。因此很多人誤認(rèn)為普通板換完全可以代替板式冷凝器。其實普通的板式換熱器作為冷凝器有一定的局限性,具體原因如下:
1:普通板式換熱器通常四個角孔一樣大。因為氣體和液體的密度相差巨大,在相同質(zhì)量流量下考慮到蒸汽流速不能太快,所以需要一個特別大的進(jìn)口,我們可以設(shè)想一個四個角孔都是DN500的普通是板式換熱器,那將是一塊非常巨大的板片,不僅增加了制造難度,還會導(dǎo)致資源的浪費(fèi),因為四個角孔特別大,但是他們所占的地方并不參與傳熱。 所以在蒸汽流量比較大的時候,很難找到那種板片面積和角孔都特別大的板片。此時,普通板式換熱器并不能代替板式蒸發(fā)器。
2:冷凝過程中,我們總是希望冷凝蒸汽的壓降盡可能小,因為如果蒸汽壓力變小,相對應(yīng)的冷凝溫度也會變小,此時熱冷流體溫差變小,需要的換熱面積增大。造成不必要的浪費(fèi)。由于普通板式換熱器角孔比較小的原因,往往導(dǎo)致蒸汽進(jìn)口流速過快,壓降增大。蒸汽壓力降低,面積增大。
3:板式冷凝器和普通板式換熱器波紋形式不同,人字形波紋主要是增強(qiáng)湍流,強(qiáng)化傳熱,凹凸波紋主要目的支撐,是快速排出冷凝液,減薄液膜厚度,從而減小熱阻,強(qiáng)化傳熱。除此之外,板式冷凝器的冷凝側(cè)和循環(huán)水測板間距并不一樣,這樣設(shè)計可以使蒸汽走寬流道,降低流速,從而降低壓降,循環(huán)水走窄流道,從而增大流速,起到強(qiáng)化傳熱的作用。
綜上,普通板式換熱器可以作為板式冷凝器使用,但是受到冷凝汽體流量的限制,流量不同太大,同時壓降也會比板式冷凝器高。所以,在選擇板式冷凝器和普通板式換熱器的時候,板式冷凝器應(yīng)該作為首選,如果受條件限制,也可以暫時用普通板式換熱器替代。
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