同系列板式換熱器經(jīng)濟(jì)性選型

黃超，秦妮，盧奇，周振，任向東，王兆堃，楊帆

同系列板式換熱器經(jīng)濟(jì)性選型

黃超1，2，秦妮1，2，盧奇1，2，周振1，2，任向東1，2，王兆堃1，楊帆1，2

（1. 甘肅藍(lán)科石化高新裝備股份有限公司，甘肅 蘭州 730070； 2. 上海藍(lán)濱石化設(shè)備有限責(zé)任公司，上海 201518）

板式換熱器是一種高效、節(jié)能、緊湊的設(shè)備，由于其傳熱系數(shù)大，傳熱阻力小等特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用在各種工業(yè)，它的發(fā)展已經(jīng)歷140多年歷史。為了滿足各種工況下板式換熱器的應(yīng)用，各板式換熱器廠家開(kāi)發(fā)了同系列的板式換熱器，同一工況下，同一系列的板式換熱器都可以使用，本文通過(guò)實(shí)例選型過(guò)程分析同一系列板式換熱器的經(jīng)濟(jì)性。

板式換熱器；選型；經(jīng)濟(jì)性

板式換熱器是工業(yè)傳熱過(guò)程中必不可少的設(shè)備，幾乎應(yīng)用于包括動(dòng)力、化工、冶金、食品、輕工等一切工業(yè)部門；同時(shí)，也是空調(diào)、供熱中的重要組成部分；在可持續(xù)發(fā)展的國(guó)策下，它還是余熱利用、太陽(yáng)能利用、海水利用、污水利用、地?zé)崂弥械年P(guān)鍵設(shè)備[1]。筆者對(duì)板式換熱器的應(yīng)用行業(yè)進(jìn)行了大量的摸索、試驗(yàn)和總結(jié)，積累了相當(dāng)?shù)膽?yīng)用和選型經(jīng)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)它的長(zhǎng)處和不足，不斷總結(jié)、改進(jìn)和拓展它的應(yīng)用領(lǐng)域范圍，使得它的優(yōu)異性能得到充分發(fā)揮。

1 板式換熱器結(jié)構(gòu)

板式換熱器是由一系列具有一定波紋形狀的金屬片疊裝而成的一種高效換熱器。板式換熱器由于其高效、緊湊等特點(diǎn)，廣泛用于各種工業(yè)中[2]。板式換熱器和其他換熱器相比存在著性能優(yōu)良、價(jià)格低廉等一系列優(yōu)點(diǎn)。板式換熱器的結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。

圖1 板式換熱器結(jié)構(gòu)圖

2 同系列板式換熱器

為了滿足不同的使用工況以及減少成本，板式換熱器研發(fā)設(shè)計(jì)工程師開(kāi)發(fā)了同一系類的板式換熱器，是指同一種模具，通過(guò)增加和減少模具中間的模芯而實(shí)現(xiàn)改變換熱器的大小，這樣可以減少換熱器的模具投入成本[3-4]。例如APV公司SR6、SR14、SR23、TR9等系列板式換熱器；Tranter公司UFX系列板式換熱器；GEA公司VT系列板式換熱器等。國(guó)內(nèi)板式換熱器廠家在研發(fā)是也同樣借鑒了這種設(shè)計(jì)理念，例如上海某廠BR系列板式換熱器，同一模具通過(guò)增加、減少模芯可以加工成BR042、BR034、BR026三種換板式熱器。加工成型后板片見(jiàn)圖2。

圖2 BR042、BR034、BR026板片

三種型號(hào)板式換熱器相比較，BR042型板式換熱器略細(xì)長(zhǎng)，比較適用介質(zhì)溫升大的工況，同時(shí)有較高的傳熱系數(shù)，但是阻力降也比較大；BR026型板式換熱器略短，比較適用短時(shí)加熱的熱敏介質(zhì)，同時(shí)阻力降較小；BR034型板式換熱器介于BR042和BR026之間[5]。不同型號(hào)板式換熱器的框架大小不同，制造成本不同。

3 同一工況、同系列板式換熱器比較

如果同一工況下這三種板型都可以滿足設(shè)計(jì)條件，這時(shí)就要考慮板式換熱器的經(jīng)濟(jì)性了，以下面的工況為例：

熱側(cè)：塔頂冷凝水要求從90 ℃降到60 ℃，流量為50 m3·h-1；

冷側(cè)：循環(huán)水溫度32 ℃，流量33.8 m3·h-1；

通過(guò)計(jì)算可以得到表1、2、3的計(jì)算結(jié)果：

表1 BR042型計(jì)算報(bào)告

表2 BR034型計(jì)算報(bào)告

表3 BR026型計(jì)算報(bào)告

通過(guò)計(jì)算可以得出在選擇BR042、BR034、BR026三種板型時(shí)都可以適用，但三種型號(hào)計(jì)算結(jié)果的面積差別較大，具體如表4。

表4 三種型號(hào)計(jì)算面積

根據(jù)材料成本計(jì)算價(jià)格如表5。

表5 三種型號(hào)換熱器成本價(jià)

通過(guò)表5可以得出，三種板型都可以使用在這種工況，每種板型的面積不一樣，每種板型的機(jī)架價(jià)格和單位價(jià)格不同，最終總價(jià)不同。雖然BR026的機(jī)架成本低但是通過(guò)計(jì)算的面積較大，總價(jià)就高了許多；BR042的面積最小但機(jī)架價(jià)格高，綜合三種情況選擇BR034型號(hào)價(jià)格最低，也是最容易被最終用戶接受。

4 同一工況、同系列板式換熱器不同板片材質(zhì)比較

在板式換熱器設(shè)計(jì)時(shí)，換熱器板片材料應(yīng)根據(jù)流體的腐蝕性能以及對(duì)材料的制造工藝性能等的要求來(lái)選取，還要考慮材料的經(jīng)濟(jì)合理性。以上面相同工況選卻不同的板片材料進(jìn)行比較，選用板式換熱器常用材料比較，如S30403、S31603、TA1、哈氏合金C-276為例，如表6。

通過(guò)表6可以得出，當(dāng)板片選用S30408時(shí)BR042型板式換熱器和BR034型板時(shí)換熱器的總價(jià)相等，而B(niǎo)R026型板式換熱器由于框架價(jià)格少而整機(jī)價(jià)格最少。隨著材料價(jià)格的增加，而框架價(jià)格沒(méi)有變，當(dāng)板片用S31603、TA1、哈氏合金時(shí)，隨著板片價(jià)格增加，框架的價(jià)格對(duì)整機(jī)的價(jià)格影響變小，所以選用BR042型板式換熱器的總價(jià)最低。

表6 三種型號(hào)換熱器不同板片材料設(shè)備成本價(jià)

5 結(jié)束語(yǔ)

在板式換熱器領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)外企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)激烈，大量外資企業(yè)已經(jīng)完成在中國(guó)的布局。國(guó)內(nèi)大小企業(yè)有數(shù)千家，換熱器的價(jià)格比拼也是越來(lái)越激烈。在設(shè)計(jì)換熱器時(shí)不僅要考慮傳熱原理和計(jì)算方法，框架的價(jià)格、板片的價(jià)格往往也是需要考慮的。板式換熱器用途廣、市場(chǎng)大，合理的設(shè)計(jì)、選型會(huì)使企業(yè)節(jié)約大量成本，在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)處于領(lǐng)先位置。

[1] 程寶華，李先瑞. 板式換熱器及換熱裝置技術(shù)應(yīng)用手冊(cè)[M]. 北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2005：1-3.

[2] 楊艷，王英龍. 板式換熱器設(shè)計(jì)選型的一種方法［J］. 石油煉制與化工，35 (2004): 54-56.

[3] 陶曉鋼. 淺析板式換熱器板片在壓制中出現(xiàn)的問(wèn)題［J］．廣州化工，2015，43 ( 19) : 141－143．

[4] 徐政坤. 沖壓模具設(shè)計(jì)與制造(第二版)[M]. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 2009.

[5] 楊崇麟.板式換熱器工程設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].機(jī)械工業(yè)出版社，1995：171.

Economical Selection of the Same Series Plate Heat Exchanger

1,2,1,2,1,2,1,2,1,2,1,1,2

（1. Lanpec Technologies Limited , Lanzhou Gansu 730070, China; 2. Shanghai Lanbin Petrochemical Equipment Co., Ltd., Shanghai 201518, China）

Plate heat exchanger is a kind of high efficiency, energy saving and compact equipment. It has been widely used in various industries due to its high heat transfer coefficient and low heat transfer resistance. In order to satisfy the application of plate heat exchangers under various working conditions, the manufacturers of plate heat exchangers have developed the same series of plate heat exchangers.In this paper, the economical efficiencies of the same series of plate heat exchangers were analyzed through an example of type selection.

Plate heat exchanger; Model selection; Economy

甘肅省科技計(jì)劃資助（項(xiàng)目編號(hào)：18YF1GA005）。

2020-07-01

黃超（1986-），男，工程師，黑龍江省伊春市人，2009年畢業(yè)于大慶石油學(xué)院過(guò)程裝備與控制工程專業(yè)，研究方向：換熱器研發(fā)、設(shè)計(jì)、計(jì)算等。

TQ050.2

A

1004-0935（2020）07-0833-03