江苏唯益-韩维哲-板式换热器在制冷系统中的应用和优化设计
气气换热用板式换热器[实用新型专利]
![气气换热用板式换热器[实用新型专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/3efd1969bf23482fb4daa58da0116c175f0e1e08.png)
[19]中华人民共和国国家知识产权局[12]实用新型专利说明书[11]授权公告号CN 201417103Y [45]授权公告日2010年3月3日专利号 ZL 200920058260.9[22]申请日2009.06.11[21]申请号200920058260.9[73]专利权人陈祥明地址524031广东省湛江市赤坎区寸金三横路10－3[72]设计人陈祥明 [74]专利代理机构广州市南锋专利事务所有限公司代理人潘献民[51]Int.CI.F28D 9/00 (2006.01)F28F 3/12 (2006.01)F28F 13/06 (2006.01)F28F 21/08 (2006.01)F28F 13/02 (2006.01)权利要求书 1 页 说明书 2 页 附图 3 页[54]实用新型名称气气换热用板式换热器[57]摘要本实用新型公开了一种气气换热用板式换热器，它包括有外壳、多个单管、热气体入口、热气体出口、冷气体入口、冷气体出口，多个单管设在外壳内，其特征在于：所述单管是由两个结构对称的钢板焊接而成一个板式的管状结构，钢板上设有间隔分布的竖向凹槽；单管的侧壁至上而下设计成横向的波纹状凸筋结构；管间设有旋流管；钢板采用1～1.5mm的不锈钢板。
该板式换热器与传统的换热器相比，传热系数提高了30～40％即达到30～35W/Km 2；在相同条件下，其阻力比旋流片网板急扩加速流空心环管壳式换热器阻力可降低20％左右；可对不大于800℃的气体换热，也可对含有浓硫酸和磷酸酸雾气体的换热；该换热器还具有制造成本低，使用寿命长的特点。
200920058260.9权 利 要 求 书第1/1页 1、一种气气换热用板式换热器，包括有外壳(1)、多个单管(2)、热气体入口(3)、热气体出口(4)、冷气体入口(5)、冷气体出口(6)，多个单管(2)在外壳(1)内等间距分布，热气体入口(3)、冷气体出口(6)设在外壳(1)的上部，热气体出口(4)、冷气体入口(5)设在外壳(1)的下部，热气体入口(3)、热气体出口(4)分别与多个单管(2)相通，多个单管(2)之间的空隙是冷气体的气流通道，冷气体入口(5)、冷气体出口(6)分别与冷气体的气流通道相通，其特征在于：所述单管(2)是由结构对称的钢板I(7)和钢板II(8)焊接而成一个板式的管状结构，所述钢板I(7)和钢板II(8)上分别设有间隔分布的竖向凹槽(9)。
钎焊板式换热器防冻研究综述
HAN Weizhe 2钎焊板式换热器防冻 研究综述Abstract: Brazed plate heat exchangers are widely used in chei …troleum, metallurgical and electric power fields due to their efficient en 詐 gy-saving heat exchange effects. So far, they are one of the most efficientand compact heat exchange equipment on the market. When the equip ment is used as an evaporator, the water channel often freezes, and be cause it is not removable, it is impossible to obtain the specific freezing Io-王重阳“姜未汀' 韩维哲2施吉璐2潘卫国1. 上海电力大学2. 江苏唯益换热器有限公司收福日期:2021-03-03甫一隹:詩：三巨副対95-}. £ .帧+帑穷牛.那穷许茴為推半CFWANG Chongyang"1, JIANG Weiting 1, I SHI Jilu 2, PAN Weiguo 11. Shanghai Electrical Power University2. Jiangsu Weyee Heat Xxchanger Co., Ltd.nntMnHiffiijfiHiwiiiiyi摘要：钎焊板式换热器因其高效的节能换热效果被广泛应用在化工、石油、冶金和电力等领域，迄今为止是市场上最高效、紧凑的换热设备之 一。
当设备用作蒸发器时,水通道往往会发生结冰现象，又因为其不可拆卸，导致无法获取具体的结冰位置。
板换在制冷工业上的应用
Condenser
Water
Reversible valve
Evaporator
Water
冷凝器逆流 蒸发器顺流 Often losses in 3-way valve.
层叠系统
da Cascade unit
c b
Condenser ”Hot” Side
Refrigerant e.g. R22
2
1
Refrigerant e.g. R22
log p, bar
Liquid/gas separator
Liq. Drop
Condenser 5
Evaporator
3
4
2
3
4
1 5
h, kJ/kg
• Mostly NH3 systems. • 蒸发器逆流! • 液体滴下必须设计得比压力降大。
可逆热泵
节约装置
a
m2 m1 d
SWEP economizer/ subcooler
cb
Condenser
制冷剂 e.g. R22
log p, bar
e
ba
P2 m1 m2
d, e
c
P1
Evaporator
多用于大系统: •增加COP • 冷却压缩机
h, kJ/kg
过热蒸汽冷却器
Condenser c
Refrigerant e.g. R22
log p, bar
c Water a
Desuperheater b Water
用于制造热水. 小心热水温度 <70°C
ba h, kJ/kg
过热蒸汽减温器温度程序
板式换热器技术与维护
板式换热器技术与维护原作者：出处：【关键词】板式换热器【论文摘要】板式换热器设备是加热、冷却领域中最新型的设备之一，具有结构紧凑、占地面积小、传热效率高、操作维修方便等优点，并具有处理小温差的能力。
板式换热器作为一种高效节能产品，已广泛应用于矿山、冶金、石油、化工、机械、电力、医药、食品、轻纺、造纸、船舶、海洋开发等各个工业领域、近年来在集中供热和热电联产行业中的推广尤为迅速。
板式换热器设备是加热、冷却领域中最新型的设备之一，具有结构紧凑、占地面积小、传热效率高、操作维修方便等优点，并具有处理小温差的能力。
板式换热器作为一种高效节能产品，已广泛应用于矿山、冶金、石油、化工、机械、电力、医药、食品、轻纺、造纸、船舶、海洋开发等各个工业领域、近年来在集中供热和热电联产行业中的推广尤为迅速。
我厂生产的BR、BRB、BZL系列板式换热器，以质优价廉、畅销全国各地，深受各行业用户的赞誉。
此系列板式换热器适用于各种介质和物料的冷却、加热、蒸发、冷凝、消毒和余热回收等工艺过程。
主要技术性能参数如下：1、单板换热面积：0.05㎡-2.0㎡2、装机面积：0.5㎡-700㎡，(在此范围可实现任意规格)。
3、传热系数：2500-6000W/㎡.℃(2150-5160KCal/㎡.h.℃)4、工作压力：0.6-1.6Mpa5、工作温度：最高280℃6、单台最大处理量：1200m3/h二、板式换热器的特点：1、传热系数较高板片选用导热系数较高的材料，如：不锈耐酸钢、工业纯钛、碳素钢、换热器专用铜材等。
经冷冲压形成不同波纹形状结构，板片波纹能使流体在较小的流速下产生湍流。
所以板式换热器具有较高的传热系数。
在相同的情况下，其传热系数比一般钢制管壳式换热器高3-5倍。
换热面积紧为管壳式换热面积的1/3-1/4。
2、结构紧凑由于传热板片紧密排列，板间距较小，而板片表面经冲压成形的波纹又大大增加了有效换热面积，故单位容积中容纳的换热面积很大，占地面积明显少于同样换热面积的管壳式换热器，同时相对金属消耗小，重量轻，一般无需特殊的地基，而且现场装拆时不用占额外的空间。
制冷空调换热器的研究进展(二)——紧凑式换热器
如果您对本文内容感兴趣 请联系作者丁国良 glding@sjtu. edu. cn
1引言
换热器是制冷空调装置中不可缺少的重要组成部 分，不同类型的换热器对应于不同的需求。
虽然翅片管式换热器是最为常用的换热器，但其体 积较大。板式换热器、印刷板路换热器(PCHE)、微通 道换热器都是更加紧凑的换热器型式。
摘要 嶽式换热器硏甌有利于减少制冷空调装置的痢呃升性能。本文的目的是总结具有祀 表性的几种紧凑式换热器的发展动态。本文介绍了板式换热器的研究进展，包括新型高效板 片结构的开发、新型流路的设计以及作为经济器的应用。介绍了印刷板路换热器主要研究进 展，包括制作工艺、流道设计及换热阻力特性等。介绍了插片式微通道换热器的结构特点，以 及相比于常规微通道换热器的性能优势。还介绍了微管通道换热器的结构特点，以及适合的 应用场合。 关键词 紧凑式热麺器「板我丽蕊:印刷板嚥热器；微适簸廊「薇嘗通道换热器—
板式换热器除了在中大型制冷空调装置中得到较多 应用外，现在也作为经济器而大批量应用于多联式空调器 中。板式换热器的研究进展主要包括新型高效板片结构 的开发，新型流路的设计以及作为经济器的试验研究。
E卩刷板路换热器(PCHE)是一种具有非常大的比 表面积，能够在有限的空间内实现高热量传递的换热 器。PCHE的主要研究进展包括PCHE的制作工艺，流 道，换热阻力特性等等。PCHE的高度紧凑的结构和高效 的换热有望实现空调器进一步紧凑化。
1.上海交通大学制冷与低温工程研究所 上海200240； 2.江苏唯益换热器有限公司 江苏丹阳212311；
3.浙江盾安热工科技有限公司 浙江诸竪811835 1 .Institute of Refrigeration and Cryogenics, Shanghai Jiao long University Shanghai 200240; 2.Jiangsu Weyee heat exchanger Co., Ltd. Jiangsu 212311 3.Zhejiang DunAn Thermal-Tech Co., Ltd. Zhejiang 811835
板式换热器的使用维护及检修
8
板换常用板片材质
① 304型不锈钢 这是最廉价、最广泛使用的奥氏体不锈钢（如食品、化工、原子能等工业设
备） 。适用于一般的有机和无机介质 。例如 ，浓度＜30％ 、温度≤100℃或浓 度≥30％ 、温度＜50℃的硝酸； 温度≤100℃的各种浓度的碳酸、氨水和醇类。 在硫酸和盐酸中的耐蚀性差； 尤其对含氯介质(如冷却水)引起的缝隙腐蚀最 敏感。 ② 304L型不锈钢 耐蚀性和用途与304型基本相同 。 由于含碳量更低(≤0.03％） ，故耐蚀性
● 4 、设备就位后 ， 安装管路时 ，应在管路上配全阀门 、 压力表 、温度计 ， 在出口处装排气阀 ，在进出口部分 最低处应考虑放空。
● 5 、如果泵的出口最大压力可能高过换热器最高使用压 力 ， 要在换热器进口安装减压阀和安全阀。
26
搬运和安装
6 、当活动压紧板侧有进出口接管时 ，管线应 有一定的柔性 ， 以便在操作过程中 ，补偿板 片因为泄漏或其他原因变动活动压紧板的位 置。
钎焊板式换热器蒸发换热和压降特性分析
钎焊板式换热器蒸发换热和压降特性分析
黄永帅;姜未汀;韩维哲;史文斯
【期刊名称】《制冷技术》
【年(卷),期】2015(000)006
【摘要】本文实验研究了钎焊板式换热器在蒸发工况下的换热和压降特性，由实验数据分析得到影响板式换热器蒸发换热和压降的影响因素。
建立了板式换热器单流道CFD仿真计算模型，并通过和已有实验数据对比验证了该模型的精确性。
基于实验数据，通过关联式修正，开发了换热系数和摩擦系数关联式；换热系数关联式计算值与实验值之间的平均误差为3.5%；摩擦系数关联式计算值与实验值之间的平均误差5.9%。
【总页数】7页(P25-31)
【作者】黄永帅;姜未汀;韩维哲;史文斯
【作者单位】上海电力学院能源与机械工程学院，上海 200000;上海电力学院能源与机械工程学院，上海 200000;江苏唯益换热器股份有限公司，江苏丹阳212311;江苏唯益换热器股份有限公司，江苏丹阳 212311
【正文语种】中文
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1.板式换热器单相换热和压降数值模拟 [J], 姜未汀;黄永帅;韩维哲;史文斯
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3.板式换热器两相流换热和压降性能综述 [J], 黄永帅;姜未汀;韩维哲;史文斯
4.浅谈板式换热器的换热和压降方式研究 [J], 白玮
5.凹陷阵列印刷电路板式换热器里超临界甲烷换热和流动特性模拟研究 [J], 陈彦君; 贺德强
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中央空调水系统中板式换热器免费制冷系统的取舍
中央空调水系统中板式换热器免费制冷系统的取舍
陈昉
【期刊名称】《日用电器》
【年(卷),期】2022()2
【摘要】在中央空调水系统中,很多系统都配备了板式换热器免费制冷系统,作为冬季和过渡季时制冷使用。
通常认为在冬季和过渡季时室外空气温度较低,可以使用
冷却塔、板换进行免费制冷,获取冷冻水;从而减少冷水机组的开启,达到节能的目的。
但就笔者在很多项目调研时看到,很多免费制冷设备并没有使用,或使用时间非常短;没有达到设计使用效果。
设备增加了初投资,但利用率过低,非常不经济。
基于此点,本文首先介绍了板式换热器形式的免费制冷系统的工作原理,并在此基础上分析了
对于不同的系统的不同应用特点对于该系统的取舍,希望在设计或规划初期,能够起
到帮助用户进行分析的作用。
【总页数】5页(P97-101)
【作者】陈昉
【作者单位】深圳万物商企物业服务有限公司北京分公司
【正文语种】中文
【中图分类】TU8
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钎焊板换的选型
换热器的选型通常采用选型软件进行
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钎焊板换 – 关联式和实验
蒸发冷凝两器实验台 最大换热量75kW
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可拆板式换热器
可拆板式换热器结构
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可拆板换的应用
Parameter 最大压力 最大温度 最大面积 最大接管
area
2b
Developed area
1
1
1 b 2 4 1 b 2
2
Projected area 6
P
P
8
钎焊板式换热器
钎焊板式换热器简介
钎焊板式换热器：钎焊板式换热器主要分为铜钎焊板换和镍钎焊板换；板片主要 是不锈钢材质，316L或者304。设计压力3.0~4.5MPa，设计温度-160~220℃。
板式换热器简介
板式换热器历史 - History
1. 从19世纪开始，板式换热器是随着食品加工行业（特别是奶制品）洁净度的 要求提高而发展和使用起来的；
2. 最早的板换结构由德国人Albrecht Dracke于1878年提出，当时由他最早提出热 冷流体在间隔板片间流动换热的概念；
3. 真正商业意义上的板换使用最早是在1923年，由Richard Seligman博士发明， 被应用于牛奶加工上，称之为Pasteurizer（巴氏杀菌机）；
大 是 难 长 难 无法更换ry
7
板式换热器波纹结构
(a) Washboard
(b) Herringbone
(c) Chevron
(d) Protrutions
f
(
x)
b 2
sin
2 P
x
P 4
b 2
de
4W b
2W b
2b
dh
4 min imum free flow Wetted perimeter
冷热流体在板 片间交替流动
前端板
后端板
板片
5
板式换热器的优点 - Advantage
换热系数 纯逆流 温度交叉 末端温差 接管位置 滞液量 对振动敏感 检漏 装配时间 修理 变工况
板换
~ 10000 是 不
~ 1℃ 一个方向
小 否 易 短 板片可换 增加/减少板片
壳管
~ 5000 否 会
~ 5℃ 多个方向
板式换热器在制冷系统中的 应用和优化设计
江苏唯益换热器有限公司 韩维哲 博士
2018年8月22日
目录
1. 板式换热器简介
− 历史 − 原理 − 分类
2. 钎焊板式换热器
− 原理和特性 − 生产和加工 − 应用 − 实验研究
3. 可拆板式换热器
− 结构 − 应用 − 波纹结构优化及CFD
4. 总结
2
Model
κ-ε
κ-ω RSM LES
Type
Standard
RNG Realizable Standard
SST -
Researcher
Ciofalo Kho
Galeazzo -
Jain Tsai Zhang Kanaris
Ciofalo
Re
103~104 -
93~1582 -
400~1300 600~1700 102~6000 500~6000
钎焊板换特性 – 两相分配
两相工况下存在入口流体分配不均匀的情况
− 换热能力下降，蒸发不完全； − 造成冰冻，损坏换热器； − 蒸发器通常需要增加分配器，提高分配性能； − 目前分配器的主要形式是增大压降提高分配效果。
冷媒出
冷媒进
14
钎焊板换在水系统中的应用注意事项
‒ 水中颗粒物要求:
微粒要求最大径小于1mm可以通过钎焊板式换热器。如果为纤维状微粒，不管尺寸大小 都是不允许的。水路要求加0.5-1mm的滤网。
接管
后端板
正板片
反板片
正板片
接管
外观
前端板
内部结构
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钎焊板式换热器的制造
换热器设计
模具加工
板片压制
真空钎焊
氦检漏
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钎焊板换的应用
蒸发换热
MAX 250Kw - 蒸发器(氟/水) - 经济器(氟/氟)
冷凝换热
MAX 400Kw - 冷凝器(氟/水)
单相换热
- 过冷器(氟/水) - 油冷器(油/水)
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钎焊板换的特性 – 基本流动
流体通过波纹流道内的传热效率很高
− 流道当量直径通常小于5mm； − 人字形波纹导致涡流产生，边界层被打破； − 换热面积增大，面积放大系数通常在1.1 ~ 1.3之间。
Corrugation
Contact area
基本流动单元
小角度波纹内流体的流动
大角度波纹内流体的流动 13
4. 从1930年开始，板式换热器拓展到其他行业；上个世纪70年代，各式各样的 板型被发明出来，为了就是提高换热器的换热效率；
5. 国外知名的板换生产厂家：Alfa Laval、SWEP、APV、GEA等；国内接触板换的 时间较晚，但发展很快。
4
板式换热器原理 - Principle
一句话概括：冷热流体在间隔的板片间流动换热。
‒ 水中PH值和各离子含量要求(ppm):
PH值
SO4-2 总硬度
Cl-
PO43- NH3 自由氯 Fe+++ Mn++ CO2
H2S
6.5-9.0 <100 4.5-8.5 <100 <2.0 <0.5 <0.5 <0.5 <0.05 <10
<50
‒ 各种水源的使用建议
1. 城市生活水：水质和水温较好。可以直接通入钎焊换热器中使用。 2. 井水：水温较稳定，比较干净，但是生成水垢的含盐浓度有时会很高，且沿海地区井
水氯离子浓度也会偏高，会对不锈钢有腐蚀。 3. 冷却塔水：水温受环境影响较大，由于水的挥发含盐量会远高于补水源，如果处于污
染严重区域，水中还会参杂进带灰尘和腐蚀性气体的物质。 4. 来自河流和湖泊的地表水：生成水垢的盐的浓度通常相当大，而且它的微生物性会很
高，如果水受到污染，水质将更难以保证。 5. 城市废水：城市废水可能来自钢厂、炼油厂、化工处理工业、生活废水等，在没有经
value 2.5MPa 250℃ 4.8 ㎡ 500 mm
20
波纹型流道内单相湍流流动的数值模型
质量守恒方程： u 0
动量守恒方程：
uu
p
u
uT
2 3
u
能量守恒方程：
u h
u2 2
kT
模型假设：
– 稳态，3-D，单相流动； – 流体为水，壁面温度恒定； – 计算区域为换热器板中心； – 雷诺数范围： 101 ~ 104
103~104
Eq.
Apply Situation
NO.
Time consuming