阿法拉伐板式换热器培训完整版(内部)

公司简介阿法拉伐（上海）技术有限公司备件和售后服务部2004/5/9一个国际性的公司•总的销售额:MEUR1800•全球员工人数:9378•35大类产品•20研究和开发中心•在50个国家设有100多个分公司•另外在其它45个国家设立了代表处古斯塔夫.德.拉伐(1845-1913)“一个高速度的男人”•200个项目和发明•92专利，包括牛奶离心分离机(1878)和蒸汽涡轮(1883)•建立了37个公司古斯塔夫.德.拉伐的牛奶分离机120年的不断发展和研究主要技术离心分离世界上最大的用于牛奶、植物油、淀粉、葡萄酒、啤酒、化学制品。生物疫苗、橡胶乳胶、矿物油、工业流体和废水处理等行业的离心分离设备的供应商主要技术换热器是世界换热器的领导者，产品广泛用于加热、冷却、工艺热回收、电厂、船用及海上钻井，区域供热和冷藏系统等诞生于1930年代的世界第一台板式换热器70年连续不断的发展和研究主要技术流体设备世界上提供泵、阀和其它一些用于食品、医药等卫生领域的卫生级流体传输和传送设备最多、最广泛的供应商之一我们的宗旨和使命永无止境地，不断地优化我们客户的工艺性能注重客户工业技术部门设备配套部门备件和售后服务外部的销售渠道客户BBCA饮料生物化学啤酒化工工程鱼和肉的应用工艺食品工艺暖风和空调船用冶炼石油和天然气医药发电厂冷藏工业钢铁工业淀粉糖食用植物油废水处理和水的再循环使用我们的产品和服务覆盖了绝大多数的工业领域换热原理换热的模式–热=能量•物理学定律：–如果你拿一个热的东西…和一个冷的东西…热量总是从热侧传到冷侧传热的三种方式•辐射（放射）–电磁波–当它到达物体时，它有3个选择方向:–没有传热介质反射Absorbed传输•对流传送–能量被运动着的聚合在一起的细小的物质所传送–自然的对流是由于不同的物质密度Natural–外力作用的对流是由人工造成的(例如.泵)•传导–分子或原子的振动–没有传热介质例如：在海滩上的一天，辐射对流传导在这三种方式中对于换热哪一个是最主要和重要的呢？•辐射?•传导?•对流?-可以忽略-在一定状况下，需引起注意和考虑的-对！这是最有效的传热方式流体原理•流体的二种流动形式：•流体流动是有规则的•流体的流向是可以描述的–流体在流道壁上的流动是较慢的–这是由于流道壁上的摩擦力所引起的•例如：粘稠的流体或低速流动的水•热能是怎样在上述管道上传送的呢？传导–层流流体的速度分布图流体流动的形状流体原理•流体的二种流动形式•没有规则的流动•随意的涡流运动•在管道壁附近总是有一层层流膜•例如：高速流动的水•热能在流体内和管道壁上是怎样传送的呢？–湍流流体的速度分布图流体流动的形状对流传导流体原理•湍流流动对流是较好的热能传送高流速薄的层流膜高粘度厚的层流膜•这些参数是怎样影响层流膜的？–流速?–粘度?热能在换热器上的传送这是在换热板上一点的温度剖面图换热壁流动的方向T1,大多数的温度所在的热侧T2,大多数的低温所在的冷侧热侧流动方向冷侧热能的传送动力是二侧温度的不同T4较多的湍流较薄的层流膜较小的温度差较好的热交换T3热平衡原理•液体－液体热媒出口温度T1Out热媒流体的进口流量m1冷媒进口温度T2In冷媒流体的进口流量m2冷媒出口温度T2Out冷媒流体的出口流量m2热媒进口温度T1In热媒流体的进口流量m1热媒所摄放的热量:Q1=m1*Cp1*(T1In-T1Out)冷媒所吸收的热量:Q2=m2*Cp2*(T2Out-T2In)热能的损失忽略不计Q1=Q2定义Q=热负荷,W(传热率)m=流体的流量,kg/sCp=传热系数,J/kg°C(1kg的流体每一度所传送的热量)热平衡原理•蒸汽－液体我们每一个人都知道蒸汽是什么蒸汽所摄放的热量:Q1=m1*Hvap冷媒所吸收的热量:Q2=m2*Cp2*(T2Out-T2In)热能的损失忽略不计Q1=Q2Hvap－蒸汽的蒸发系数(焓)－蒸发1kg水所需的热量热交换公式Q=k*A*LMTD•Q=热负荷•k=K值－－传热系数W/m²°C–K值大=传热效率高•A=有效传热面积(m²)–阿法拉伐的宗旨：同样的传热量,阿法拉伐板换传热效率最高,有效传热面积最低!!!•LMTD=对数温差–这是传热的动力–LMTD表达了在换热器上的温度分布情况–有多少人知道LMTD和它的计算？–由同向流和反向流所决定%热负荷T1进T2进T1出T2出反向流12%热负荷T2出T2进T1出T1进同向流122121LMTDlnQ=k*A*LMTD•反向流的LMTD–液/液反向流的LMTD始终是高的.•记住：Q=k*A*LMTD•对于相同的热负荷和相同的K值•LMTD较大•所需的有效传热面积较小设计具有竞争力!–Counter-currentflowallowstemperaturecross•热侧的出口温度低于冷侧的出口温度12Q=k*A*LMTD•同向流的LMTD•什么时候我们需要同向流?%热负荷同向流12–需要控制壁温(在同向流的情况下更稳定）–例如,•食品行业中对热敏感的介质•避免在一定的温度下的结晶•避免结垢(CaCO3保持在一定温度上以避免结垢）%热负荷反向流12Q=k*A*LMTD•用蒸汽做热媒的LMTD–纯的蒸汽的冷凝温度是不变的–同向流和反向流的LMTD是相同的%热负荷同向流12%热负荷1反向流2Q=k*A*LMTDQ=k*A*LMTD•K值的公式fw21Rλδα1α1k1k=传热系数W/m²°C=层流膜的传热系数,W/m²°C=壁厚,m=壁的传导系数,W/m°C在以下情况下我们得到较高的K较大的:–高度湍流–薄的层流膜较小的热阻力较薄的板片具有较高的传导性较高的K值意味着…对于相同的热负荷所需的传热面积愈小...Q=k*A*LMTD所以结垢－将降低换热器的传热效率！！！污垢•什么是污垢？•它可以:–降低传热效率–增加压降–有的污垢可能会损坏板片–可以引起流体分布的不均匀•PHE的5种污垢–主要碎片–水里生长的生物Biologicalgrowth–水垢–沉降物–烧焦物水垢SolubilityTemperatureSugarCaCO3•普遍问题–冷却水中的CaCO3和Ca(PO4)2–避免冷却水的出口温度高于45-50ºC–高剪切力的设–对水系统进行处理–定期做在线清洗板式换热器和列管式换热器的结垢比较•PHE的抗结垢性能一致被承认比列管式换热器好Baffles–高湍流大剪切力不易结垢–由于高效率的传热性能使板片温度低不易结晶和结垢–选用合适的材料避免腐蚀–(列管式换热器有一定的腐蚀范围)–没有低速区域板式换热器和列管式换热器的结垢比较•例如：传热学研究人员对在冷却塔水的结垢进行研究发现：PHES&T流体流速(m/s)0.451.8m/s剪切力(Pa)ca60ca15Result:PHE的结垢比列管式低50-70%–PHE低流速下的高度湍流不易结垢PHE和列管式换热器的比较1.较高的传热效率2.节省空间4.便于安装、维护和维修，维护费用节省6.节省能耗，水5.可以增加板片来增大换热量7.使用寿命长8.总的运作成本低3.耐腐蚀性能强阿法拉伐板式换热器内容•PHE的介绍•AL的特色PHE•PHE的维修和维护•PHE的售后服务19312001•5-10mm厚的板片•板片的波纹是磨出来的•很多时候液体流过的是垂直板片•不锈钢•每台换热器的面积达到5m2•最低到0.4mm板片•板片是压制的•流体流过一个通道的整个板片•多种可选用的板材•最高面积达到2000m2/台板式换热器的进化－－1955P2通道:2.9mmAISI316:0.8mm最大压力:21barg1990M6-M通道:3.0mmAISI316:0.5mm最大压力:31bargAlfaLaval板片的发展板式换热器的进化－－PHE–主要结构上导杆压紧板旋紧螺杆框架板支撑导杆连接螺栓下导杆所有都是螺杆和螺栓结构，便于现场拆卸和修复通道板片组PHE-3维图像ClickonanimationtoplayagainPHE–分解ClickonanimationtoplayagainPHE–流动原理ClickonanimationtoplayagainALPHE-板片&流道L:小角度H:大角度•我们通常有二种波纹的板片(L小角度andH大角度)L+L=小角度流道L+H=混合流道H+H=大角度流道•这样就有三种不同的流道(L,MandH)•我们在这三种流道中选择•根据特殊的工况定身量做和选型板片–波纹和流道优点：•传热效率高•高剪切力•多种传热通道•强硬的结构有助于：•增加热回收•不易结垢•最佳的设计•抗振动性能强低湍流和压力降L+L=Lchannels中度湍流和压力降L+H=Mchannels高湍流和压力降H+H=Hchannels板片-波纹作用•机械性能–提供了很多的支撑点–增强了板片的强度，能制造很薄的板片•流体动力学–建立了高度的湍流–高的传热效率–使结垢的可能性为最低–螺旋状的湍流板片–主要结构这么薄的板片都是一片一片在水压下冷成形的(压力到达40,000吨)主要换热区域巧克力分布去悬挂槽进口/出口密封口/无流经口密封垫和密封槽泄漏槽板片–分布区•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创造发明的•专利已经过期•我们的竞争对手抄袭我们A–避免了远处的死角•充分使用传热面积•没有死角区域的结垢板片–波纹深度•AlfaLaval有不同的波纹深度，从1.5mm-11mm以满足不同工况的需求板片–平行流vs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180º板片–平行流vs对角流平行流通过巧克力分布区达到原来对角流的全部功能平行流对角流冷进热出热进冷出板片组–单流程只有2块板片不传热－头尾板头板II头板I通道板片板片组–双流程板片每一个流程有3块板片不传热头板II转向板通道板冷进热出热进冷出头板I头板II转换板隔板通道板转向板通道板片•通道板片是传热板片•它们是板片组中的主要板片•绝大多数是4个孔的板片头板II•第一块靠近框架板的板片•在多流程中是每一个流程的第一块板片•防止流体和框架板接触•4个孔都是密封的•传送流体–从框架板–倒第一块通道板•通常是0.6mm大角度板片(但在一些老的型号的换热器中头板II是最后的一块板片也就是现在的头板I)头板I•在单流程中,–流体在最后一块板片除停止–靠近压紧板的最后一块板片–不开孔的盲板•在多流程中,–停止一种流体到达的最后一块板片–允许另一种流体流进板片组A–最后第二块板片（转向板后面的板片）–开孔的位置根据流体的流向•通常密封垫和通道板片的密封垫相同•通常是0.6mm大角度(在一些老的换热器中头板I是现在的头板II)转向板•用于多流程•1,2或3孔不开•改变流体的流向•通常通道板片的密封垫隔板•用于多流程•碳钢板片(6-12mm厚度)•金属孔的材料和板片组的材料相同•用于转向板的后面，以支撑转向板未开孔处的压力转向板隔板不开孔转换板•用于多流程•每个流程的最后一块板（在转向板和头板I的后面）•防止流体隔板和压紧板接触•特殊的圆孔密封垫–突出在板片外–允许密封板片的二边–内衬着金属园环•板片总是AISI316密封垫是NBR•金属圆孔的材料和板片组的材料相同•圆孔密封垫和板片组的密封垫的材料相同板片组的装配•通道板•头板II•头板I•转向板•转换板•隔板•连接板EndplateIIEndplateI板片材料•标准材料和厚度–AISI304•通常是0.4or0.5mm厚度•最便宜的材料–AISI316•总是0.5and0.6mm•有些有更厚的板片(高压的工况)–254SMO(高合金）•通常是0.6mm–钛•总是0.5and0.6mm•有些有更厚的板片(高压的工况)•有些PHEs