(一)優(yōu)點(diǎn)
1.傳熱系數(shù)高
管殼式換熱器的結(jié)構(gòu),從強(qiáng)度方面看是很好的,但從換熱角度看不甚理想,因?yàn)榱黧w在殼程中流動(dòng)時(shí)存在著折流板—?dú)んw、折流體—換熱管、管束—?dú)んw之間的旁路。通過這些旁路的流體,沒有充分參與換熱。而板式換熱器,不存在旁路,而且板片的波紋能使流體在較小的流速下產(chǎn)生湍流。所以板式換熱器有較高的傳熱系數(shù),一般認(rèn)為是管殼式換熱器的3~5倍。
完成同一換熱任務(wù),采用管殼式換熱器和采用板式換熱器的比較;板式換熱器的換熱面積僅為管殼式換熱面積的1/3~1/4。
2.對(duì)數(shù)平均溫差大
在管殼式換熱器中,兩種流體分別在殼程和管程內(nèi)流動(dòng),總體上是錯(cuò)流的流動(dòng)方式。如果進(jìn)一步地分析,殼程為混合流動(dòng),管程是多股流動(dòng),所以對(duì)數(shù)平均溫差都應(yīng)采用修正系數(shù)。修正系數(shù)通常較小。流體在板式換熱器內(nèi)的流動(dòng),總體上是并流或逆流的流動(dòng)方式,其溫差修正系數(shù)一般大于0.8,通常為0.95.
3.占地面積小
板式換熱器結(jié)構(gòu)緊湊,單位體積內(nèi)的換熱面積為管殼式換熱器的2~5倍,也不象管殼式換熱器那樣要預(yù)留抽出管束的檢修場(chǎng)地(除非吊出安裝位置進(jìn)行檢修),因此實(shí)現(xiàn)同樣的換熱任務(wù)時(shí),板式換熱器的占地面積約為管殼式換熱器的1/5~1/10.
4.重量輕
板式換熱器的板片厚度僅為0.5mm,管殼式板式換熱器的換熱管厚度為2.0~2.5mm;管殼式換熱器的殼體比板式換熱器的框架重得多。在完成同樣換熱任務(wù)的情況下,板式換熱器所需的換熱面積比管殼式換熱器的小,這就意味中板式換熱器的重量輕,一般來說僅為管殼式換熱器的1/5左右。
5.價(jià)格低
60年代中期,弗蘭克對(duì)用各種材料制造管殼式換熱器和板式換熱器的成本進(jìn)行了比較,得到單位換熱面積造價(jià)—換熱面積(一臺(tái)的)關(guān)系曲線。從曲線所示可見,若以不銹鋼為材料,板式換熱器的價(jià)格低于管殼式換熱器
6.末端溫差小
管殼式換熱器在殼程中流動(dòng)的流體和換熱面交錯(cuò)并繞流,還存在旁流。而板式換熱器的冷、熱流體在板式換熱器內(nèi)的流動(dòng)平行于換熱面,且無旁流;這樣使得板式換熱器的末端溫差很小,對(duì)于水—水換熱可以低于1℃,而管殼式換熱器大約為5℃.這對(duì)于回收低溫位的熱能是很有利的。
7、污垢系數(shù)低
板式換熱器的污垢系數(shù)比管殼式換熱器的污垢系數(shù)小很多,其原因是流體的劇烈湍流,雜質(zhì)不易沉積;板間通道的流通死區(qū);不銹鋼制造的換熱面光滑、且腐蝕附著物少;以及清洗容易。板式換熱器和管殼式換熱器的污垢系數(shù)比較如下表。
8、多種介質(zhì)換熱
如果板式換熱器中間隔板,則一臺(tái)設(shè)備可進(jìn)行三種或三種以上(多個(gè)中間隔板)介質(zhì)的換熱。在乳品加工中常采用多介質(zhì)換熱的板式換熱器。管殼式換熱器就無法實(shí)現(xiàn)在一臺(tái)設(shè)備中進(jìn)行多種介質(zhì)的換熱。
9、清洗方便
把板式換熱器的壓緊螺柱卸掉后,即可松開板束、或卸下板片,進(jìn)行機(jī)械清洗,這對(duì)需要經(jīng)常清洗設(shè)備的換熱過程十分方便。
10.很容易改變換熱面積或流程組合
只要增加(或減少)幾張板片,即可達(dá)到需要增加(或減少)的換熱面積。改變板片的排列,或更換幾張板片即可達(dá)到所要求的流程組合,適應(yīng)新的換熱工況。
(二)缺點(diǎn)
1.工作壓力在2.5MPA以下
板式換熱器是靠墊片密封的,密封周邊很長(zhǎng),而且角孔的兩道密封處的支撐情況較差,墊片得不到足夠的壓緊力,所以目前板式換熱器的最高工作壓力僅為2.5MPA;單板面積在1平方時(shí),其工作壓力往往低于2.5MPA.
2.工作穩(wěn)定在250℃以下
板式換熱器的工作溫度決定于密封墊片能承受的溫度。用橡膠類彈性墊片時(shí),最高工作溫度在200℃以下;用壓縮石棉絨墊片(Caf)工作溫度為250~260℃。由于壓縮石棉絨墊片的彈性差,所以工作壓力較用橡膠墊片低。
3.不宜于進(jìn)行堵塞通道的介質(zhì)的換熱
板式換熱器的板間通道很窄,一般為3~5mm,當(dāng)換熱介質(zhì)中含有較大的固體顆;蚶w維物質(zhì)時(shí),就容易堵塞板間通道。對(duì)這種換熱場(chǎng)合,應(yīng)考慮在入口裝設(shè)過濾器,或采用再生冷卻系統(tǒng)。