阿法拉伐板式换热器培训完整版(内部).ppt
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1、公司简介公司简介阿法拉伐(上海)技术有限公司阿法拉伐(上海)技术有限公司备件和售后服务部备件和售后服务部2004/5/9一个国际性的公司一个国际性的公司n n总的销售额总的销售额:MEUR 1 800n n全球员工人数全球员工人数:9 378n n35 大类产品大类产品n n20 研究和开发中心研究和开发中心n n在在50个国家设有个国家设有100多个分公司多个分公司n n另外在其它另外在其它45个国家设立了代表处个国家设立了代表处古斯塔夫古斯塔夫.德德.拉伐拉伐(1845-1913)“一个高速度的男人一个高速度的男人一个高速度的男人一个高速度的男人”n n200 个项目和发个项目和发明明n
2、n92 专利,包括专利,包括牛奶离心分离机牛奶离心分离机(1878)和蒸汽和蒸汽涡轮涡轮(1883)n n建立了建立了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主要技术离心分离离心分离离心分离离心分离世界上最大的用世界上最大的用于牛奶、植物油、于牛奶、植物油、淀粉、葡萄酒、淀粉、葡萄酒、啤酒、化学制品。啤酒、化学制品。生物疫苗、橡胶生物疫苗、橡胶乳胶、矿物油、乳胶、矿物油、工业流体和废水工业流体和废水处理等行业的离处理等行业的离心分离设备的供心分离设备的供应商应商主要技术主要技术换热器换热器换热器换热器是世界换热器的领是世界换热器的领导者,产品广泛用导者,产品
3、广泛用于加热、冷却、工于加热、冷却、工艺热回收、电厂、艺热回收、电厂、船用及海上钻井,船用及海上钻井,区域供热和冷藏系区域供热和冷藏系统等统等诞生于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主要技术流体设备流体设备流体设备流体设备世界上提供泵、阀和其世界上提供泵、阀和其它一些用于食品、医药它一些用于食品、医药等卫生领域的卫生级流等卫生领域的卫生级流体传输和传送设备最多、体传输和传送设备最多、最广泛的供应商之一最广泛的供应商之一我们的宗旨和使命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
4、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我们的产品和服务覆盖了绝大多数的工业领域我们的产品和服务覆盖了绝大多数的工业领域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换热的模式热热热热=能量能量能量能量物理学定律: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传热的三种方式n n辐射(放射)辐射(放射)辐射(放射)辐射(放射)电磁波电磁波电磁波电磁波 当它到达物体时,它有当它到达物体时,它有当它到达物
5、体时,它有当它到达物体时,它有3 3个选择方向个选择方向个选择方向个选择方向:没有传热介质没有传热介质没有传热介质没有传热介质反射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在这三种方式中对于换热哪一个一个是最主要和重要的呢?是最主要和重要的呢?n n辐射辐射?n n传导传导?n n对流对流?-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
6、原理n n流体的二种流动形式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原理n n流体的二种流动形式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流体原理n n湍流流动湍流流动 对流对流 是较好的热能传是较好的热能传送送高流速 薄的层流膜高粘度 厚的层流膜这些参数是怎样影响层流
7、膜的?流速?粘度?热能在换热器上的传送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热平衡原理热平衡原理n n液体液体液体液体Q 热量传送热媒出口温度T1 Out热媒流体的进口流量m1冷媒进口温度 T2 In冷媒流体的进口流量m2冷媒出口温度T2 Out冷媒流体的出口流量m2热媒进口温度T1 In热媒流体的进口流量m1热媒所摄放的热量:Q1=m1*Cp1*(T1 In-T1 Out)冷
8、媒所吸收的热量:Q2=m2*Cp2*(T2 Out-T2 In)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/kgC(1 kg的流体每一度所 传送的热量)热平衡原理热平衡原理n n蒸汽液体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*(T2 Out-T2 In)热能的损失忽略不计 Q1=Q2Hvap 蒸汽的蒸发系数(焓)蒸发1kg水所需的热量热交换公式热交换公式Q=k*A*LMTDQ=k*A*LMTDQ=热负荷k=K值传热系数 W/mC K值大=传热效率高A=有效传热面积
9、(m)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12%热负荷T2 出T2 进T1 出T1 进同向流12lnQ=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-current flow allows temperature cross热侧的出口温度低于冷
10、侧的出口温度12Q=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12 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)壁温%热负荷反向流12Q=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12%热负荷1反向流2Q=k*A*LMTDQ=k*A*LMTDK值的公式k=传热系数 W/mC=层流膜的传热系数,W/mC=壁厚,m=壁的传导系数,W/mC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
11、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所以结垢所以结垢将降低换热器的传热效率!将降低换热器的传热效率!污垢污垢什么是污垢?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Biological growth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 45-50C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板式换热器和列管式
12、换热器的结垢比较n nPHE 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板式换热器和列管式换热器的结垢比较n n例如:传热学研究人员对在冷却塔水的例如:传热学研究人员对在冷却塔水的结垢进行研究发现:结垢进行研究发现:PHES&T流体流速(m/s)0.45 1.8 m/s剪切力(Pa)ca 60ca 15Result: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
13、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阿法拉伐板式换热器内容内容n nPHE 的介绍的介绍n nAL的特色PHEn nPHE 的维修和维护的维修和维护n nPHE的售后服务的售后服务193120015-10 mm 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 0.4 mm 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 2000 m2/台板式换热器的进化板式换热器的进化1955P2通
14、道:2.9 mmAISI 316:0.8 mm最大压力:21 barg1990M6-M通道:3.0 mmAISI 316:0.5 mm最大压力:31 bargAlfa Laval 板片的发展板式换热器的进化板式换热器的进化PHE 主要结构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 维图像维图像Click on animation to play againPHE 分解分解Click on animation to play againPHE 流动原理流动原理Click on animation to play agai
15、nAL PHE-板片板片&流道流道L:小角度H:大角度我们通常有二种波纹的板片(L 小角度and H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,M and H)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板片 波纹和流道波纹和流道优点: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=L channels中度湍流和压力降L+H=M channels高湍流和压力降H+H=H channels板片板片-波纹作用波纹作用n n机械性能机械性能 提供了很多的支撑点提供了很多的支
16、撑点提供了很多的支撑点提供了很多的支撑点 增强了板片的强度,能制增强了板片的强度,能制增强了板片的强度,能制增强了板片的强度,能制造很薄的板片造很薄的板片造很薄的板片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板片 主要结构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板片 分布区分布区n n巧克力分布去巧克力分布去巧克力分布去巧克力分布去 使流体均匀流过整个板片使流体均匀流过整个板片使流体均匀流过整个板片使流体均匀流过整个板片在 A 和B处
17、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Alfa Laval 创造发明的专利已经过期我们的竞争对手抄袭我们AB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板片 波纹深度Alfa Laval 有不同的波纹深度,从1.5mm-11mm以满足不同工况的需求板片板片 平行流平行流 vs 对角流对角流平行流的优势:平行流的优势:平行流的优势:平行流的优势:n n一块板片一块板片一块板片一块板片&一条密封垫一条密封垫一条密封垫一条密封垫 同一的板片在板片组里同一的板片在板片组里同一的板片在板片组里同一的板片在板片组里 旋转旋转旋转旋转180 180 可以用于二边通道可以
18、用于二边通道可以用于二边通道可以用于二边通道 n n备件损耗小备件损耗小备件损耗小备件损耗小n n完全满足对角流所有的功能完全满足对角流所有的功能完全满足对角流所有的功能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较高的设计压力或使用较薄的板较高的设计压力或使用较薄的板较高的设计压力或使用较薄的板片片片片n n没有交叉出管口没有交叉出管口没有交叉出管口没有交叉出管口180板片板片 平行流平行流 vs 对角流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通过巧克力分布区达到原来对角流的全部功能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通过巧克力分布区达到原来对角流
19、的全部功能平行流 对角流冷进热出热进冷出板片组 单流程单流程只有只有只有只有2 2 块板片不传热头尾板块板片不传热头尾板块板片不传热头尾板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每一个流程有每一个流程有每一个流程有3 3块板片不传块板片不传块板片不传块板片不传热热头板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n n通道板片是传热板片通道板片是传热板片通道板片是传热板片通道板片是传热板片 n n它们是板片组中的主要板片它们是板片组中的主要板片它们是板片组中的主要板片它们是板片组中的主要板片n n绝大多数是绝大多数是绝大
20、多数是绝大多数是4 4个孔的板片个孔的板片个孔的板片个孔的板片头板头板 IIn n第一块靠近框架板的板片第一块靠近框架板的板片第一块靠近框架板的板片第一块靠近框架板的板片n n在多流程中是每一个流程的第一块板片在多流程中是每一个流程的第一块板片在多流程中是每一个流程的第一块板片在多流程中是每一个流程的第一块板片n n防止流体和框架板接触防止流体和框架板接触防止流体和框架板接触防止流体和框架板接触n n4 4个孔都是密封的个孔都是密封的个孔都是密封的个孔都是密封的n n传送流体传送流体传送流体传送流体 从框架板从框架板从框架板从框架板 倒第一块通道板倒第一块通道板倒第一块通道板倒第一块通道板n
21、n通常是通常是通常是通常是 0.6 mm 0.6 mm 大角度板片大角度板片大角度板片大角度板片(但在一些老的型号的换热器中头板但在一些老的型号的换热器中头板但在一些老的型号的换热器中头板但在一些老的型号的换热器中头板IIII是最后是最后是最后是最后的一块板片也就是现在的头板的一块板片也就是现在的头板的一块板片也就是现在的头板的一块板片也就是现在的头板I I)头板头板 In n在单流程中在单流程中在单流程中在单流程中,流体在最后一块板片除停止流体在最后一块板片除停止 靠近压紧板的最后一块板片靠近压紧板的最后一块板片 不开孔的盲板不开孔的盲板单流程举例,多流程在多流程中,停止一种流体到达的最后一
22、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 0.6 mm 大角度(在一些老的换热器中头板I是现在的头板II)转向板转向板n n用于多流程用于多流程用于多流程用于多流程n n1,2 1,2 或或3 3 孔不开孔不开n n改变流体的流向改变流体的流向改变流体的流向改变流体的流向n n通常通道板片的密封垫通常通道板片的密封垫通常通道板片的密封垫通常通道板片的密封垫隔板隔板n n用于多流程用于多流程用于多流程用于多流程n n碳钢板片碳钢板片碳钢板片碳钢板片(6-12 (6-12 mm mm 厚度厚度)n n金属孔的材
23、料和板片组的材料相同金属孔的材料和板片组的材料相同金属孔的材料和板片组的材料相同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n n用于多流程用于多流程用于多流程用于多流程n n每个流程的最后一块板(在转向板和头板每个流程的最后一块板(在转向板和头板每个流程的最后一块板(在转向板和头板每个流程的最后一块板(在转向板和头板I I的后面)的后面)的后面)的后面)n n防止流体隔板和压紧板接触防止流体隔板和压紧板接触防止流体隔板和压紧板接触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 AISI 316
24、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End plate IIEnd plate I板片材料板片材料n n标准材料和厚度 AISI 304 AISI 304 n n通常是通常是 0.4 0.4 or 0.5 mm or 0.5 mm 厚度厚度n n最便宜的材料最便宜的材料 AISI 316AISI 316n n总是总是0.5 and 0.6 mm0.5 and 0.6 mmn n有些有更厚的板片有些有更厚的板片 (高压的工况高压的工况)254 SMO(254 SMO(高合金)
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