プレート式熱交換器の熱伝達効率を改善します
1.プレート式熱交換器の最適な設計方向
近年、プレート式熱交換器技術はますます成熟しており、高い熱伝達効率、小型、軽量、低いファウリング係数、簡単な分解、多種多様なプレート、および幅広い用途があります。暖房業界で広く使用されています。プレート式熱交換器は、組立方法により、取り外し可能タイプ、溶接タイプ、ろう付けタイプ、プレートシェルタイプなどに分類されます。取り外し可能なプレート式熱交換器は、分解と清掃が簡単であるため、熱交換器の面積を柔軟に増減でき、暖房プロジェクトでより多く使用されます。取り外し可能なプレート式熱交換器は、熱交換器ガスケットの耐熱温度によって制限され、水から水への熱伝達に適しています。
プレート式熱交換器の効率を改善することは、包括的な経済的利益の問題であり、技術的および経済的比較の後に決定する必要があります。熱交換器の伝熱効率の向上と熱交換器の抵抗の低減を同時に検討し、熱交換器プレートの材質と熱交換器ガスケットの材質および取り付け方法を合理的に選択する必要があります。機器の安全な操作を確保し、機器の寿命を延ばします。
2.プレート式熱交換器の最適設計方法
2.1熱伝達効率の向上
プレート式熱交換器は壁から壁への熱交換器です。高温および低温の流体は熱交換器プレートを介して熱を伝達し、流体は熱交換器プレートに直接接触します。熱伝達法は、熱伝導と対流熱伝達です。プレート式熱交換器の熱伝達効率を改善するための鍵は、熱伝達係数と対数平均温度差を増やすことです。
①熱交換器の熱伝達率を改善するには、プレートの両側の表面熱伝達率を同時に増加させるだけで、ファウリング層の熱抵抗を減らし、熱伝導率の高い熱交換器プレートを選択し、減らすことができます。熱交換器プレート厚さは、プレート熱交換器の熱伝達係数を効果的に改善することができます。
NS。熱交換器プレートの表面熱伝達係数を改善する
プレート式熱交換器の波形は、流体に小さな流量で乱流を発生させる可能性があるため（レイノルズ数-150）、より高い表面熱伝達係数、表面熱伝達係数、および熱交換器プレート波形の形状を得ることができます。構造は、媒体の流動状態に関連しています。熱交換器プレートの波形には、ヘリンボーン、ストレート、球形などが含まれます。長年の研究と実験の結果、波形の断面形状は三角形であることがわかりました（正弦波表面の熱伝達係数が最大で、圧力損失が小さく、圧力下で応力分布が均一ですが、処理難しいですか？）ヘリンボーンプレートの方が表面透過率が高くなります。熱係数、
NS。汚れ層の熱抵抗を下げる
熱交換器のファウリング層の熱抵抗を減らすための鍵は、熱交換器プレートのファウリングを防ぐことです。熱交換器プレートの汚れの厚さが1mmの場合、熱伝達係数は約10％減少します。したがって、熱交換器プレートの汚れを防ぎ、水中の破片がプレートに付着するのを防ぐために、熱交換器の両側の水質を監視するように注意する必要があります。水の盗難や鋼部品の腐食を防ぐために、一部の加熱ユニットは熱媒体に化学物質を追加します。したがって、水質と、破片が熱交換器プレートを汚染する原因となる接着剤に注意を払う必要があります。水中に粘性のある破片がある場合は、特別なフィルターを使用して処理する必要があります。薬を選ぶとき、
NS。熱伝導率の高い熱交換器プレートを使用してください
熱交換器のプレート材料は、オーステナイト系ステンレス鋼、チタン合金、銅合金などから選択できます。ステンレス鋼は、約14.4 W /（m•K）の熱伝導率、高強度、優れたスタンピングを備えた優れた熱伝導率を備えています。性能、および酸化されにくいです。価格はチタン合金や銅合金よりも安いです。暖房工学で最も使用されていますが、塩化物イオン腐食に対する耐性が低くなっています。
NS。熱交換器プレートの厚さを薄くします
熱交換器プレートの設計厚さは、その耐食性とは関係ありませんが、熱交換器の耐圧性能に関係しています。熱交換器プレートが厚くなり、プレート熱交換器の耐圧性能を向上させることができます。ヘリンボーンプレートの組み合わせを採用すると、隣接する熱交換器プレートが上下逆になり、波形が接触して高密度で均一な分布の支点を形成します。この装置は、優れた耐圧性能を備えています。取り外し可能なプレート式熱交換器の最大耐圧能力は2.5MPaに達しました。熱交換器プレートの厚さは熱伝達係数に大きな影響を与え、厚さは0.1mm減少します。対称プレート式熱交換器の総熱伝達係数は約600W /（m•K）増加し、非対称タイプは約500 W /（m•K）増加します。熱交換器の耐圧能力を満たすことを前提として、熱交換器プレートの厚さは可能な限り薄くする必要があります。
②対数平均温度差を大きくする
プレート式熱交換器のフローパターンは、向流、並流、混合流（向流と並流の両方）です。同じ作業条件下で、対数平均温度差は向流で最大であり、下流の流れで最小であり、混合流パターンは2つの間のどこかにあります。熱交換器の対数平均温度差を大きくする方法は、可能な限り向流または向流に近い混合流を使用し、可能な限り高温側の流体の温度を上げ、流体の温度を下げることです。冷たい側に。
③入口管と出口管の位置の決定
単一プロセスで配置されたプレート式熱交換器の場合、メンテナンスを容易にするために、流体の入口パイプと出口パイプは、熱交換器の固定エンドプレートの側面にできるだけ配置する必要があります。媒体の温度差が大きいほど、流体の自然対流が強くなり、停滞ゾーンの影響がより明確になります。したがって、媒体の入口と出口の位置は、停滞ゾーンの影響を減らすために、高温の流体を上下に、低温の流体を出し入れするように配置する必要があります。、熱伝達効率を向上させます。
2.2プレート式熱交換器の抵抗を減らす方法
熱交換器のプレート間の流路内の媒体の平均流速を上げると、熱伝達係数が上がり、熱交換器の面積が減少する可能性があります。ただし、流量を増やすと、熱交換器の抵抗が増加し、循環ポンプの消費電力と設備コストが増加します。循環ポンプの消費電力は、中流量の3乗に比例します。わずかに高い熱伝達係数を得るために流量を増やすことは経済的ではありません。低温および高温の媒体の流れが比較的大きい場合、次の方法を使用して、プレート式熱交換器の抵抗を減らし、より高い熱伝達係数を確保できます。
①サーマルミキシングプレートを採用
熱混合プレートの両側の波形の幾何学的構造は同じです。熱交換器プレートは、ヘリンボーン波形の角度に応じて、ハードプレート（H）とソフトプレート（L）に分けられます。角度（通常120。約）は90より大きい。これはリジッドボードであり、夾角（通常70。約）は90未満です。ソフトボードの場合。熱混合板の硬板の表面熱伝達率が高く、流体抵抗が大きいのに対し、軟板はその逆です。ハードボードとソフトボードの組み合わせにより、さまざまな作業条件のニーズを満たすために、高（HH）、中（HL）、および低（LL）のランナーを形成できます。
冷熱媒体の流れが比較的大きい場合、熱混合プレートを使用すると、対称シングルプロセス熱交換器よりもプレート面積を減らすことができます。ホットミキシングプレートのホットサイドとコールドサイドの穴の直径は通常同じです。冷間媒体と熱間媒体の流量比が大きすぎると、冷間媒体側の穴の圧力損失が大きくなります。さらに、熱混合プレート設計技術との正確なマッチングを達成することは困難であり、その結果、プレート面積の節約が制限されることがよくあります。したがって、冷熱媒体の流量比が大きすぎる場合は、熱混合プレートを使用することは適切ではありません。
②非対称プレート熱交換器を採用
対称プレート熱交換器は、熱交換器プレートの両側に同じ波形形状のプレートで構成され、コールドランナーとホットランナーの断面積が等しいプレート熱交換器を形成します。非対称（不等断面）プレート熱交換器は、冷熱流体の熱伝達特性と圧力損失要件に応じてプレートの両側の波の形状を変更し、不等断面のプレート熱交換器を形成します。コールドランナーとホットランナーの場合、ワイドランナー側の入口径が大きくなります。非対称プレート熱交換器の熱伝達係数はわずかに減少し、圧力損失は大幅に減少します。冷熱媒体の流れが比較的多い場合、
③マルチプロセスの組み合わせを採用
冷熱媒体の流量が多い場合は、複数のプロセスを組み合わせて使用でき、流量が少ない側でより多くのプロセスを使用して、流量を増やし、より高い熱伝達係数を取得します。大流量側は、プレート式熱交換器の抵抗を減らすために、より少ないプロセスを採用しています。混合フローパターンは複数のプロセスの組み合わせで現れ、平均熱伝達温度差はわずかに低くなります。マルチプロセスコンビネーションを採用したプレート式熱交換器の固定エンドプレートと可動エンドプレートの両方が引き継ぐため、メンテナンス時に多くの作業が必要になります。
④熱交換器のバイパス管を設置する
冷熱媒体の流れが比較的大きい場合は、大きな流れの側の熱交換器の入口と出口の間にバイパスパイプを設置して、熱交換器への流れを減らし、抵抗を減らすことができます。調整を容易にするために、調整バルブをバイパスパイプに取り付ける必要があります。この方法では、プレート式熱交換器を出る冷媒体の温度を高くし、熱交換器の出口が合流した後の冷媒体の温度が設計要件を満たすことができるように、向流配置を採用する必要があります。熱交換器のバイパスパイプは、熱交換器の熱伝達係数を高くし、熱交換器の抵抗を減らすことができますが、調整は少し複雑です。
⑤プレート式熱交換器の形状の選択
熱交換器プレート間の流路内の媒体の平均流速は、好ましくは０．３から０．６ｍ ／秒であり、抵抗は好ましくは１００ｋＰａ以下である。冷熱媒体のさまざまな流量比に応じて、さまざまな形式のプレート式熱交換器が選択されます。
2.3熱交換器ガスケットの材質と取り付け方法
①材料の選択
水-水プレート熱交換器では、低温および高温の媒体は熱交換器のガスケットに対して非腐食性です。熱交換器ガスケットの材質を選択するための鍵は、耐熱性とシール性能です。熱交換器ガスケットの材料は、文献に従って選択することができます。
②設置方法の選択
熱交換器ガスケットの一般的な取り付け方法は、ボンディングタイプとスナップインタイプです。ボンディングタイプは、プレート式熱交換器を組み立て、熱交換器ガスケットを熱交換器プレートのシール溝に接着する場合です。スナップインタイプは、プレート熱交換器の組み立て時に、熱交換器ガスケットとプレートの端にあるスナップ構造を使用して、熱交換器ガスケットを熱交換器プレートのシール溝に固定します。スナップイン設置の作業負荷が小さいため、プレート熱交換器を分解したときの熱交換器ガスケットの損傷率は低く、熱交換器プレートを腐食させる接着剤に含まれる可能性のある塩化物イオンはありません。だからもっと使われます。
2.4熱交換器プレート材料の合理的な選択
ステンレス板の腐食破壊現象は、ビット腐食、隙間腐食、応力腐食、粒界腐食、均一腐食などを引き起こす可能性があり、応力腐食の発生率は比較的高い。
