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板式换热器板片设计
来源:中国学术期刊网 | 作者:zone | 发布时间: 2023-01-30 | 1339 次浏览 | 分享到:

2.传热板的设计要点

2.1 波纹板

1)人字形波纹

人字形波纹是在板上压出与板间距相同深度的人字形槽,相邻板片上的倾斜角相反,在组装后,波纹十字相交,并提供大量的x型接触点,这些接触点维持板片间的间隙,并保证其支持与机械强度,是薄板片能承受较高的工作压力。人字纹深度较浅,易于压制,以及它对热扰动的适应性等优点,使其成为当前应用较广的人字纹沟槽形式之一。

2)梯形波

该类型的横向波纹大于板片间距,其波纹与相邻板片上的波纹紧密配合,板间的间隙靠压在波纹波峰和波腹中的陷窝来维持。由于接触点较少而波纹深度较人字纹大,故这种梯形波纹要求较厚的板材,且工作压力较低,因而不易被较大的固体颗粒堵塞。

板式换热器需要承受很大的压力,这种压力除了引起衬垫密封问题外,在仅仅存在一侧流体的情况下,可能导致板片截面上相当大的不均匀载荷,因此,对波纹板的设计,除由热特性决定波纹截面外,还必须保证在最大压差下,能维持板间正确的流动间隙。波纹板的强度决定于下列各项:①两相邻波纹板之间接触点的载荷;

②波纹板内部的应力及变位;③被压制成型的板片材料的性能,包括温度对相应部位的强度影响;④板片坯料的厚度等。

2.2 密封压力和板片的支撑

除了波纹外,板片的其它部分未被支撑的区域,都不足以承受压力差所造成的严重的挠曲。必须特别注意密封垫的支撑,板片的任何局部挠曲都将减少密封垫的载荷,因而降低其密封性能。另外,对于承受板片载荷的框架和连接器,在任何相互接触的区域,同样必须给出足够的支撑。

2.3 盲孔

在一组板片中,大多数板片四角上的孔口连接构成流体通道,然而,一个流程末尾的板孔会形成盲孔,这种盲孔必须经受一个压差,其数值为单板压降的二倍。因此,一定直径的孔口,要求采取某种形式的加固,这种加固可以采取压出肋条的形式,在遇到较大的板片时,可以在孔口处焊上加厚的独立圆盘。

3.密封垫的设计及其性能

3.1 密封垫的截面

密封垫的截面必须与密封垫沟槽吻合,因其常有尖顶的外形,所以其设计要考虑到变形量,大约为未压缩厚度的20%-30%,这样就足以保证一个组合件的负荷足够大并克服内部泄露,不会导致板片局部变形。

3.2 机械性能

机械性能会受到温度的影响,热变质的程度是时间的函数,必须使其达到最小限度,所以在设计过程中,需要对以下问题重点考虑:

1)永久压缩变形量在某一给定温度下,给定的时间间隔内,施加于密封垫的压缩变形维持不变,这个变形百分率称为永久压缩变形;

2)热时效(热老化)造成的机械性能,如拉伸强度极限和硬度等的变化最小。