几种提高冷却器热交换效率的方法

首先，板式冷却器的最佳设计方向

近年来，板式冷却器技术已经变得越来越成熟，具有高传热效率，小尺寸，重量轻，结垢系数低，易于拆卸，多种类型的板以及广泛的应用. 它已被广泛用于加热行业. 板式冷却器根据组装方法可分为可拆卸式，焊接式，钎焊式，板壳式. 由于可拆卸的板式冷却器易于拆卸和清洁，因此冷却器面积的增加和减小是灵活的，并且经常用于加热项目. 可拆卸的板式冷却器受橡胶密封圈的耐热温度限制，适用于水对水的热传递. 本文研究了优化设计，以提高可拆卸板式冷却器的效率.

提高板式冷却器的效率是一个综合经济效益的问题，应在技术和经济比较之后确定. 应同时考虑提高冷却器的传热效率和降低冷却器的阻力，并应合理选择板材和橡胶垫片的材料及安装方法，以确保设备的安全运行并延长使用寿命. 设备的使用寿命.

第二，板式冷却器的优化设计方法

2.1提高传热效率

板式冷却器是壁间传热冷却器. 冷热流体通过冷却板传递热量，并且流体直接接触板. 传热方法是导热和对流传热. 提高板式冷却器传热效率的关键是增加传热系数和对数平均温度差.

①仅通过同时增加板子两侧的表面传热系数，减小灰尘层的热阻板式冷却器换热计算，选择高导热率的板子和增加冷却器的传热系数，才能有效. 减小板的厚度提高冷却器的传热系数.

a. 提高板的表面传热系数

由于板式冷却器的波纹可以使流体在相对较低的流速下产生湍流（雷诺数为150），因此可以获得较高的表面传热系数，表面传热系数和板的几何形状波纹和介质的流动状态. 板的波形包括人字形，笔直形，球形等. 经过多年的研究和实验，发现波纹截面的形状为三角形（正弦表面传热系数最大，压降小，压缩后应力分布均匀，但加工热系数，并且波纹的角度越大，在板之间的流路中介质的流速越高，并且表面传热系数越大.

b. 降低污垢层的热阻

降低冷却器结垢层热阻的关键是防止板结垢. 当板结垢厚度为1 mm时，传热系数降低约10％. 因此，必须注意监控冷却器冷热两面的水质，以防止平板结垢，并防止杂物附着在平板上. 为了防止水被盗和钢制零件的腐蚀，某些加热装置向加热介质中添加了化学物质. 因此，必须注意水质和粘合剂，以使污染物污染冷却板. 如果水中有粘性碎屑，则应使用特殊的过滤器进行处理. 选择药品时，建议选择非粘性药品.

c. 选择导热系数高的板

板材可以是奥氏体不锈钢，钛合金，铜合金等. 不锈钢具有良好的导热性，导热系数约为14.4 W /（m•K），强度高，冲压性能好，并且不容易被氧化. 价格低于钛合金和铜合金. 它是供热工程中最常用的方法，但其耐氯离子腐蚀的能力较差.

d. 减少板厚

板坯的设计厚度与其耐腐蚀性无关，但与冷却器的承压能力有关. 加厚的板可以提高冷却器的承压能力. 当使用人字形板的组合时，相邻的板被倒置并且波纹彼此接触以形成具有高密度和均匀分布的支点. 板的角结构和边缘密封结构已逐渐得到改善，使冷却器具有良好的承压能力. 家用可拆卸板式冷却器的最大承压能力已达到2.5 MPa. 板的厚度对传热系数有很大的影响. 厚度减少了0.1mm. 对称板式冷却器的总传热系数增加约600W /（m•K），非对称式冷却器的总传热系数增加约500W /（m•K）. . 在满足冷却器的承压能力的前提下，板的厚度应尽可能小.

②增加对数平均温度差

板式冷却器的流动方式为逆流，并流和混合流（逆流和并流）. 在相同的工作条件下，对数平均温差在逆流时最大，而在下游时最小. 混合流型介于两者之间. 增大冷却器对数的平均温度差的方法是采用逆流或尽可能接近逆流的混合流方式，尽可能提高热侧流体的温度，并降低冷侧流体的温度.

③确定进出口管道的位置

对于单板冷却器，为便于维护，流体入口和出口管道应尽可能放置在冷却器固定端板的侧面. 介质的温差越大，流体的自然对流越强，形成的保留区的效果越明显. 因此，介质的进出口位置应根据热流体的上，下，冷流体的上，下进行排列，以减少保留区的影响，提高传热效率.

2.2降低冷却器阻力的方法

增加板之间流动路径中介质的平均流量可以增加传热系数并减小冷却器的面积. 然而，增加流速将增加冷却器的阻力，增加循环泵的功耗和设备成本. 循环泵的功耗与介质流速的三次方成正比，因此增加流速以获得稍高的热传递系数是不经济的. 当冷热介质流量较大时，可采用以下方法减小冷却器的阻力，并确保较高的传热系数.

①采用热拌板

热混合板两侧的瓦楞纸的几何结构相同. 根据人字形波纹的角度将板的角度分为硬板（H）和软板（L）. 它是一块硬板，并且角度（通常为70度左右）小于90度. 对于软板. 热混合板的硬板的传热系数高，流体阻力大，而软板相反. 硬板与软板的组合可形成具有高（HH），中（HL）和低（LL）三个特征的流道，以满足不同工作条件的需求.

当冷热介质的流量相对较大时，与使用对称单流冷却器相比，使用热混合板可以减少板面积. 热混合板的热侧和冷侧上的角孔直径通常相等. 当冷热介质的流量比太大时，冷介质侧的压力损失会很大. 另外，难以实现热混合板设计技术的精确匹配，这通常导致有限的板面积节省. 因此，当冷​​热介质的流量太大时，不适合使用热混合板.

②不对称板式冷却器

对称板式冷却器由板的两侧具有相同的波纹几何结构的板组成，形成了具有相同的热流道和冷流道循环截面面积的板式冷却器. 根据冷，热流体的传热特性和压降要求，不对称（不等截面型）平板冷却器改变了平板两侧的几何结构，从而形成了具有不同横截面积的平板冷却器. 冷流道和热流道流动通道侧面的角度L直径较大. 不对称板式冷却器的传热系数略有下降，压降大大降低. 当冷热介质流量相对较大时，与对称单工艺冷却器相比，使用非对称单工艺可以将板面积减少15％到30％.

③多进程组合

当冷，热介质的流量大时，可以使用多个过程的组合板式冷却器换热计算，并且在小流量侧使用更多的过程以增加流量并获得更高的传热系数. 大流量侧使用较少的流量以减小冷却器的阻力. 多流组合出现混合流型，平均传热温差略低. 板式冷却器多工艺组合的固定端板和活动端板均被接管，维护工作量大.

④设置冷却器的旁通管

当冷热介质的流量较大时，可以在大流量侧的冷却器的入口和出口处设置一个旁通管，以减少流入冷却器的流量并减小阻力. 为了便于调节，应在旁通管上安装一个调节阀. 该方法应采用逆流方式，以使流出冷却器的冷媒温度升高，并确保冷却器出口合并后的冷媒温度满足设计要求. 设置冷却器旁通管可以确保冷却器具有更高的传热系数，并减小冷却器的阻力，但是调节稍微复杂一些.

⑤选择板式冷却器形式

冷却板之间流动通道中介质的平均流速应为0.3-0.6m / s，阻力应不超过100 kPa. 根据冷，热介质流量比的不同，可以参考表1选择不同类型的板式冷却器. 表中非对称板式冷却器的流道截面积比为2. 对称或非对称，单流或多流板式冷却器可以配备冷却器旁通管，但应进行详细的热计算.

2.3橡胶垫片的材料和安装方法

①材料选择

在水对水冷却器中，冷热介质不会腐蚀橡胶密封圈. 选择橡胶垫片材料的关键是耐热性和密封性能. 橡胶垫片材料可以根据文献进行选择.

②选择安装方法

橡胶垫圈的常用安装方法是粘合型和按扣型. 胶粘剂类型是在组装冷却器时用胶水将橡胶垫圈粘到板密封槽上. 卡扣型是在组装冷却器时使用橡胶垫圈和板边缘的卡扣结构将橡胶垫圈固定在板密封槽中. 由于卡扣式安装的工作量很小，所以拆卸冷却器时橡胶垫圈的损坏率很低，并且不会因胶水中可能包含氯离子而导致板腐蚀，因此使用更多.

2.4合理选择板材

不锈钢板可能会出现点蚀，缝隙腐蚀，应力腐蚀，晶间腐蚀，均匀腐蚀等腐蚀失效现象. 应力腐蚀的发生率较高.

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