在社會不斷發(fā)展的大背景之下，很多城市的集中供熱事業(yè)取得了較快的發(fā)展。板式換熱器屬于一種比較新穎的換熱器，受到了人們的關(guān)注和重視。但對于板式換熱器供熱系統(tǒng)而言，一直存在很多問題，比如供熱系統(tǒng)的設計存在偏差、耗損較大等。從目前社會的發(fā)展情況看，節(jié)能屬于人們比較關(guān)注的問題之一。因此，如何糾正系統(tǒng)的設計偏差，從而設計出更好的供熱節(jié)能系統(tǒng)，是當前供熱系統(tǒng)的工作人員解決的問題之一。

隨著城市集中供熱事業(yè)的不斷發(fā)展，板式換熱器得到了較好的應用。板式換熱器與其他換熱器相比，具有應用、占地面積小、材料耗費較少等特點。因此，板式換熱器在化工、石油和供熱等行業(yè)中的應用較為廣泛。但板式換熱器的選擇過程十分復雜，且需要優(yōu)化供熱系統(tǒng)。因此，本文主要分析了節(jié)能設計在板式換熱器供熱系統(tǒng)中的具體應用方法，并分別對供熱系統(tǒng)的工作原理、系統(tǒng)設計中存在的問題和供熱系統(tǒng)優(yōu)化設計的方法等進行了分析。

1、 板式換熱器供熱系統(tǒng)的工作原理分析
板式換熱器主要由多個板片組裝而成，且各個板片間均留有一定的空隙。當流體經(jīng)過板片時，板片之間的間隙能起到冷熱交換的作用。由于流道空間非常小，流體在流經(jīng)板片時的速度較快，易形成湍流，湍流間會形成較大的波紋。湍流波紋的影響大大提升了板式換熱器的換熱性能。與一般的換熱器相比，其換熱性能優(yōu)于一般的換熱器，這是板式換熱器可代替一般換熱器的重要原因之一。此外，湍流波紋還會增強板片的剛度，當兩種流體流過板片四個角的孔洞后會在板式換熱器中形成流道，后形成順向或逆向流動。此時，可將板片當作流通介質(zhì)實現(xiàn)熱量的交換，進而完成板式換熱器的供熱環(huán)節(jié)。分析板式換熱器供熱系統(tǒng)可進一步了解其存在的問題，比如板片的承受能力、流程安排能否改變、湍流波紋能否得到有效應用等。根據(jù)以上分析，我們應不斷優(yōu)化與板式換熱器結(jié)構(gòu)有關(guān)的設計，從而提升換熱器供熱系統(tǒng)的換熱性能。


2、 板式換熱器供熱系統(tǒng)存在的問題



2.1 換熱與降壓的匹配問題

對于板式換熱器而言，換熱系數(shù)與通道中流體的流速成正比，即當通道內(nèi)流體的速度較快時，換熱系數(shù)會增大，且流速加快會導致流體受到的阻力不斷增加，進而加大了流體壓力的損耗。因此，應選取適當?shù)牧魉倩驅(qū)で髩毫p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。

2.2 研究不夠完善

板式換熱器在我國的起步較晚、研究時間較短，這在一定程度上限制了供熱系統(tǒng)的發(fā)展，進而對供熱系統(tǒng)的節(jié)能設計造成了影響。此外，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，相關(guān)部門應加大資金投入，購買相應的專利。

2.3 應用場合受到限制

板式換熱器具有特的優(yōu)勢，但也存在一些問題。就當前供熱系統(tǒng)的設計而言，存在很多缺陷，比如節(jié)能設計在供熱系統(tǒng)中的應用受到了限制，主要表現(xiàn)在換熱器難以在高溫、高壓的環(huán)境中運行。這是因為板式換熱器中的核心元件為較薄的金屬片，其承受壓力的能力有限，而板式換熱器常用于重工業(yè)生產(chǎn)中，這就需要板式換熱器具備較強的承受壓力的能力。由此可見，對于板式換熱器供熱系統(tǒng)而言，突破以往應用場合的限制是其應用節(jié)能設計的基本條件之一。


3、 供熱系統(tǒng)節(jié)能設計的優(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)能設計而言，應充分考慮其影響因素，不斷優(yōu)化供熱設計中的各個子系統(tǒng)，具體方法如圖 2 所示。



3.1 不斷優(yōu)化整體設計

對于整個板式換熱器供熱系統(tǒng)而言，節(jié)能設計不只是在供熱系統(tǒng)的設計環(huán)節(jié)中需要考慮的問題，在換熱器方面也需考慮該問題。因此，在優(yōu)化供熱系統(tǒng)板片的同時，還應優(yōu)化板式換熱器的結(jié)構(gòu)和功能，從整體上實現(xiàn)供熱系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化，從而實現(xiàn)供熱系統(tǒng)的節(jié)能設計。此外，對于不同的應用要求和場合，應合理選擇優(yōu)化的方法和系數(shù)。

3.2 不斷優(yōu)化板片設計

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。應仔細分析板片波紋的類型、高度和波紋角等。只有合理優(yōu)化板片設計，才有可能實現(xiàn)板式換熱器供熱系統(tǒng)的節(jié)能設計。

3.3 匹配換熱系數(shù)與壓降

換熱系數(shù)與壓降的匹配主要指平衡流體所受壓力的損耗和換熱系數(shù)。通常情況下，可采用傳熱的單元數(shù)法、對數(shù)的平均溫差法和單側(cè)的壓降大化的利用法等。這樣做的主要目的是有效分析板片可承受的大壓降或適宜的壓降，從而準確推算出流體在流經(jīng)通道時的壓降和流速，從而找到一種壓降值大的設計方法，并找到比較合適的換熱系數(shù)與降壓匹配，從而增強板片承受壓力的能力。

3.4 合理安排流道

流道安排的合理性與板式換熱器供熱系統(tǒng)的性能有直接關(guān)系。串聯(lián)型、混聯(lián)型的流道安排存在較大的差異，比如在換熱系數(shù)與壓降存在很大的差距時，就需要應用混聯(lián)型流程的流道安排。因此，對于板式換熱器供熱系統(tǒng)的節(jié)能設計而言，既要考慮板式換熱器的應用場合，又要考慮其能承受的壓力和流體流速。只有不斷綜合分析各種因素，才能設計出比較的換熱器供熱系統(tǒng)，即節(jié)能的板式換熱器供熱系統(tǒng)。


總而言之，在優(yōu)化板式換熱器供熱系統(tǒng)的設計方法時，設計人員應明確優(yōu)化的目標和方向，從而實現(xiàn)供熱系統(tǒng)的節(jié)能設計，并從供熱系統(tǒng)設計的具體方法入手，在此基礎上進行整體性的優(yōu)化設計。只有這樣，才能真正地設計出與人們需求相符的板式換熱器供熱系統(tǒng)。</a></a>

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