板式換熱器廣泛應(yīng)用于化工、石油和供熱等行業(yè)。但而，板式換熱器的選擇過程非常復雜，需要優(yōu)化供熱系統(tǒng)。因此，本文主要分析了板式熱交換器供熱系統(tǒng)中節(jié)能設(shè)計的具體應(yīng)用方法，分別分析了供熱系統(tǒng)的工作原理、系統(tǒng)設(shè)計中存在的問題和供熱系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計的方法等。

一、板式熱交換器供熱系統(tǒng)工作原理分析

板式熱交換器主要由多個板組裝而成，各板之間留有一定的間隙。當流體通過板時，板之間的間隙可以起到冷熱交換的作用。由于流道空間非常小，流體流通板時速度快，容易形成亂流，亂流之間形成大波紋。亂流波紋的影響大大提高了板式換熱器的換熱性能。與普通熱交換器相比，熱交換性能優(yōu)于普通熱交換器，是板式熱交換器可以代替普通熱交換器的重要原因之一。

另外，亂流波紋會增強板的剛性，兩種流體通過板的四角孔后，在板式熱交換器中形成流道，最后順向或逆向流動。此時，板可作為流通介質(zhì)進行熱交換，完成板式換熱器的供熱環(huán)節(jié)。分析板式熱交換器的供熱系統(tǒng)，可以進一步理解板的承載能力、工藝安排是否變化、亂流波紋是否有效應(yīng)用等問題。根據(jù)以上分析，我們必須不斷優(yōu)化與板式換熱器結(jié)構(gòu)相關(guān)的設(shè)計，提高換熱器供熱系統(tǒng)的換熱性能。

二、采暖與空調(diào)制冷系統(tǒng)的應(yīng)用

1、水-水換熱系統(tǒng)的應(yīng)用

我國采暖系統(tǒng)中采暖熱源方式主要有蒸汽和熱水，采用熱水采暖是節(jié)約能源和投資，保證工藝條件的首選。隨著城鎮(zhèn)建設(shè)的發(fā)展，供熱技術(shù)、設(shè)備水平的不斷提高，越來越多的地區(qū)采用板式換熱器作為水-水新型換熱設(shè)備進行供熱，特別在集中供熱工程系統(tǒng)中，顯示出了巨大的節(jié)能經(jīng)濟效益和社會效益，保護環(huán)境，穩(wěn)定室溫，給人們提供了舒適的生活環(huán)境。

2、汽-水換熱系統(tǒng)的應(yīng)用

汽-水換熱系統(tǒng)的熱源蒸汽主要來自熱發(fā)電廠或地區(qū)鍋爐房，一般飽和蒸汽壓力在0.4~1.0Mpa之間，溫度在143~179℃之間，溫度超過150℃時需要加減溫器。

板式熱交換器是汽水熱交換的優(yōu)選設(shè)備，熱交換效率高，運行可靠，熱水水溫穩(wěn)定，滿足技術(shù)生產(chǎn)和供暖生活熱需求，節(jié)約能源和材料。

3、板式換熱機組在供熱系統(tǒng)的應(yīng)用

隨著城市集中供熱的迅速發(fā)展，許多國家在集中供熱的熱力站和生活熱水供應(yīng)中廣泛采用板式換熱器組成的換熱機組。

換熱機組是主要由板式換熱器、二次水循環(huán)泵、管道、儀表、閥門及電控系統(tǒng)組成�？筛鶕�(jù)熱交換需求和維護管理采用雙泵、雙熱交換器方案，滿足熱使用者的各種需求。

4、生活熱水供應(yīng)中的應(yīng)用

生活熱水滿足城鄉(xiāng)和工廠礦工人的生活用熱和淋浴、洗滌用，其特點是量廣，要求安全供應(yīng)，連續(xù)使用方便。生活熱水的使用溫度一般在25~60℃之間，屬于低溫熱能利用。

板式熱交換器適用于生活熱水熱交換供應(yīng)，可滿足節(jié)能、安全可靠、高效的要求。

5、地熱集中供熱系統(tǒng)應(yīng)用

我國地熱資源豐富，由于地熱溫度、水質(zhì)不同，地熱能源多種多樣的利用項目形成，如采暖、水產(chǎn)養(yǎng)殖、農(nóng)業(yè)大棚、工業(yè)干燥、醫(yī)療、餐飲等行業(yè)。采用地熱集中供暖技術(shù)可行，經(jīng)濟合理，有利于改善環(huán)境，經(jīng)濟和社會效益顯著。

地熱資源單井水量少(100t/h左右)，水溫低(100℃以下)，但礦化程度高，腐蝕性介質(zhì)含量多，選擇的熱交換器具有耐腐蝕性、耐水垢性能好、傳熱效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、清洗、維護方便、設(shè)備耐久性等性能。

板式熱交換器是地熱利用中最理想的熱交換設(shè)備。

6、空調(diào)制冷系統(tǒng)的應(yīng)用

在生產(chǎn)工藝中要求恒溫、恒濕的工作條件和質(zhì)量保證環(huán)境時，要求集中或分散的空調(diào)制冷系統(tǒng)。公共建筑大型商廈、酒店、酒店高層建筑空調(diào)制冷系統(tǒng)設(shè)計時，空調(diào)水系統(tǒng)的合理劃分和安全保障極為重要，也關(guān)系到設(shè)備投資運行費用和管理的安全可靠性。

冷凍系統(tǒng)熱交換設(shè)備熱效率高，結(jié)構(gòu)緊湊，密封性好，清洗檢查方便，防腐防垢性好，板式熱交換器全面滿足上述要求，廣泛應(yīng)用。

7、除氧系統(tǒng)的應(yīng)用

工業(yè)鍋爐供水和工業(yè)用水中存在溶解氧，影響鍋爐、汽車、供水設(shè)備、熱管網(wǎng)管道設(shè)備等壽命，造成材料巨大浪費，嚴重時直接影響生產(chǎn)和生活用熱的正常秩序

中國工業(yè)蒸汽鍋爐和2t/h以上的熱水鍋爐和熱網(wǎng)要求除氧，制定了相關(guān)規(guī)定。GB1576《低壓鍋爐水質(zhì)標準》指出，供水溫度大于95℃時必須除氧。

熱除氧和真空除氧需要板式熱交換器獲得高溫(95℃以上)或低溫(40~50℃)的水，達到除氧沸騰溫度，提高水質(zhì)。

三、板式熱交換器供熱系統(tǒng)存在的問題

1.熱交換和降壓的一致問題

板式熱交換器的熱交換系數(shù)與通道中流體的流速成正比，即通道內(nèi)流體的速度快時，熱交換系數(shù)增大，流速加快時流體受到的阻力增加，流體壓力的損失增加。因此，應(yīng)選取適當?shù)牧魉倩驅(qū)で髩毫�損耗與換熱系數(shù)的平衡，從而不斷提升板式換熱器供熱系統(tǒng)的綜合性能。

2.研究不完善

板式熱交換器在我國起步晚，研究時間短，在一定程度上限制了供熱系統(tǒng)的發(fā)展，影響了供熱系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計。另外，我國對板式換熱器的研究不夠深入，缺乏一定的技術(shù)專利。因此，有關(guān)部門應(yīng)加大資金投入，購買相應(yīng)的專利。

3.應(yīng)用場合受限

板式換熱器具備獨特優(yōu)勢，但也存有一些難題。就目前供熱系統(tǒng)的設(shè)計而言，節(jié)能設(shè)計在供熱系統(tǒng)中的應(yīng)用受到限制，主要表現(xiàn)在熱交換器難以在高溫、高壓的環(huán)境下運行。這是因為板式熱交換器的核心部件薄的金屬片，承受壓力的能力有限，板式熱交換器常用于重工業(yè)生產(chǎn)，板式熱交換器需要承受壓力的能力。由此可見，板式換熱器供熱系統(tǒng)突破傳統(tǒng)應(yīng)用場合的限制是其應(yīng)用節(jié)能設(shè)計的基本條件之一。

供熱系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計的優(yōu)化方法

在分析了板式換熱器的工作原理后，深入了解了影響其換熱性能的因素，比如板片的波紋、流速、換熱系數(shù)、流道的安排等。對于板式換熱器供熱系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計而言，應(yīng)充分考慮其影響因素，不斷優(yōu)化供熱設(shè)計中的各個子系統(tǒng)，具體方法如圖2所示。

1.不斷優(yōu)化整體設(shè)計

對于整個板式換熱器供熱系統(tǒng)來說，節(jié)能設(shè)計不僅要考慮供熱系統(tǒng)的設(shè)計，還要考慮換熱器。因此，在優(yōu)化采暖系統(tǒng)板的同時，還應(yīng)優(yōu)化板式換熱器的結(jié)構(gòu)和功能，從整體上實現(xiàn)采暖系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化，從而實現(xiàn)采暖系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計。另外，針對不一樣的應(yīng)用要求和場景，應(yīng)當合理挑選優(yōu)化的方法和系數(shù)。　　

2.不斷優(yōu)化板片設(shè)計

在板式換熱器供熱系統(tǒng)中，優(yōu)化板片是非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，主要包括以下2步：①板片承受壓力的能力對板式換熱器供熱系統(tǒng)的性能影響很大，因此，需要研制一些性能良好的制作材料，這也屬于研發(fā)換熱器的主要研究方向之一。②優(yōu)化板片強度及其表面的波紋。應(yīng)仔細分析板片波紋的類型、高度、波紋角等。只有合理優(yōu)化板式設(shè)計，才能實現(xiàn)板式換熱器供熱系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計。

3.熱交換系數(shù)與壓降

熱交換系數(shù)與壓降的匹配主要指平衡流體受到壓力的損失和熱交換系數(shù)。通常，可采用傳熱的單元數(shù)法、對數(shù)的平均溫差法和單側(cè)壓降最大化的利用法等。這樣做的主要目的是有效地分析板能承受的最大壓力下降或最合適的壓力下降，正確推算流體流通通道時的壓力下降和流速，找到壓力下降值最大的設(shè)計方法，找到比較合適的熱交換系數(shù)與壓力下降一致，提高板能承受壓力。

本文介紹了板式換熱器供熱系統(tǒng)中節(jié)能設(shè)計的應(yīng)用分析。歡迎登陸建材板材網(wǎng)，查詢更多相關(guān)信息。