淺議換熱器在集中供熱工程中應(yīng)用

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1、淺議換熱器在集中供熱工程中應(yīng)用　　摘要：本文首先了換熱器選型的注意事項，然后提出了換熱器選型計算步驟，最后分析了換熱器在集中供熱系統(tǒng)應(yīng)用中出現(xiàn)的問題及解決措施。關(guān)鍵詞：換熱器，集中供熱工程，措施。中圖分類號：K826.16文獻標識碼：A文章編號：一、換熱器選型的注意事項1)換熱器表面換熱系數(shù)的大小，取決于冷、熱流體在板片兩側(cè)界面的對流換熱系數(shù)αc與αh，且小于二者中較小者。因此，要充分發(fā)揮換熱器良好的傳熱性能，必須同時提高冷、熱流體與壁面之間的對流換熱系數(shù)，在換熱器選型計算中應(yīng)當(dāng)重視。2)城市集中供熱中，國內(nèi)所采用的一次熱媒溫度

2、一般為130℃/70℃，二次熱媒一般為95℃/70℃或85℃/60℃。在這樣的設(shè)計參數(shù)下，換熱器一次熱媒流道內(nèi)流量僅為二次熱媒流道內(nèi)流量的1/2左右。對于對稱性流道來說一次熱媒流速僅為二次熱媒流速的50%左右，則一次熱媒流道內(nèi)流體與板片間的對流換熱系數(shù)約為二次熱媒流道內(nèi)的70%。所以當(dāng)一次側(cè)和二次側(cè)介質(zhì)流量比較大時，宜采用非對稱型換熱器。3)7換熱器的選型計算過程復(fù)雜，要合理地完成一個集中供熱系統(tǒng)換熱器的選擇計算，必須對換熱器板間流速的影響，冷、熱介質(zhì)板間流速的匹配及如何合理地安排流程作出統(tǒng)籌規(guī)劃。在工況條件一定的情況下，應(yīng)對流

3、速、流程、溫差及介質(zhì)的物性參數(shù)等諸多因素綜合考慮，使其都處在合理的范圍內(nèi)，才能最大限度地發(fā)揮換熱器的優(yōu)越性，獲得最佳的經(jīng)濟效益及可靠的運行工況。二、換熱器選型計算步驟1)列出冷、熱介質(zhì)的物性參數(shù)及熱工參數(shù)。包括總的熱負荷，冷、熱流體的流量;進出溫度(tc1，tc2，th1，th2)，允許的壓降、粘度、比重、比熱和導(dǎo)熱系數(shù)等。2)選擇板片形式。根據(jù)Δtm和工藝過程中流體的狀況選擇板片形式，如Δtm較小時，選擇淺密波紋板，在集中供熱一次側(cè)和二次側(cè)流量比為1．25～2．5時，采用非對稱流道板片。3)假設(shè)一側(cè)流體流道中的流速，假設(shè)流速不

4、應(yīng)過小，以免傳熱系數(shù)過低，一般為υ=0．4m/s～0．6m/s。當(dāng)一側(cè)流體的流速υ1確定后，對單程換熱器，可求出另一側(cè)流體的流速υ2:υ1=υ2V1/V2。應(yīng)盡量使υ1≈υ2，若相差過大時，建議對低流速(即流量小)側(cè)采用多流程。4)計算冷熱流體的雷諾數(shù)。7Re=υ·de/γ。根據(jù)Nu=CRePr，計算出冷熱流體的努謝爾特數(shù)Nu1，Nu25)計算冷、熱流體的換熱系數(shù)α1，α2。α=Nu·λ/de。6)計算傳熱系數(shù)K。K=(1/α1+1/α2+Rp+r1+r2)。其中，Rp為板片熱阻，Rp=δ/λ，m2·℃/W;δ為板片厚度，m，λ

5、為板片材料導(dǎo)熱率，W/(m2·℃);r1為熱流體側(cè)污垢系數(shù)，m2·℃/W;r2為冷流體側(cè)污垢系數(shù)，m2·℃/W。對于水—水換熱器，計算出的傳熱系數(shù)不宜小于3000W/(m2·℃)，如果過小時，應(yīng)提高板間流速重新計算。對于水—水換熱器r1=(17．2～25．6)×10m2·℃/W，r2=(25．8～60．2)×10m2·℃/W。7)計算換熱器理論換熱面積Aj。Aj=Q/K·Δtm。8)計算換熱器一個流程的流道數(shù)n。n=V/υS(計算出的n取整)。其中，V為熱媒的體積流量，m3/s;S為換熱器板間流道面積，m2。9)計算換熱器的流程

6、數(shù)m。m=(Aj/f－1)/2n(計算出的m取整)。其中，f7為單板換熱器面積，m2。10)計算換熱器實際換熱面積A及實際片數(shù)N。A=(2mn－1)f。N=A/f+2。11)計算換熱器的壓力降。根據(jù)Eu=c’Re(其中，c’，P為試驗常數(shù))計算歐拉數(shù)后，再分別計算冷、熱流體的壓降ΔP1和ΔP2。ΔP=Eu·ρ·υ2。將計算出的壓力降乘以系數(shù)1．2，主要是考慮到板片上積垢對壓力降的影響以及分流角孔、匯流角孔的阻力損失。對于集中供熱系統(tǒng)中的水—水換熱器，預(yù)留壓頭一般在0．03MPa～0．05MPa之間。往往選擇一臺換熱器需要重復(fù)計算

7、很多次，有時還要涉及到板型、流程改變等。12)校核換熱面積。與初估的設(shè)定換熱面積作比較，如不一致，需改變流程和流道布置并重新進行計算，直至一致為止。13)校核壓力降。傳熱計算后，進行壓力計算。若計算結(jié)果超過允許值，則必須重新進行傳熱計算，或在確定流程后，先求出不超過允許壓力降的最大可能流速，在此值之內(nèi)選取實際流速。三、換熱器在集中供熱系統(tǒng)應(yīng)用中出現(xiàn)的問題及解決措施71換熱器的腐蝕換熱器板片一般為不銹鋼制成，有較強的耐腐蝕性，但氯離子能對其腐蝕。我國有些地區(qū)水中氯離子含量較高，會腐蝕板式換熱器板片。應(yīng)當(dāng)在選用換熱器時注意，并采取防

8、范措施。目前，氯離子對換熱器不銹鋼板片腐蝕濃度還沒有一個確切的數(shù)量界線，一般認為，氯離子含量超過200ppm時不宜采用普通不銹鋼板片。可以通過降低一級網(wǎng)和二級網(wǎng)介質(zhì)中氯離子含量，使其在安全濃度范圍內(nèi)來解決，但該法是對整個集中供熱系統(tǒng)中介質(zhì)進行氯離子控制，投資高，