自清洁板式换热器实验研究

1、自清洁板壳式换热器实验研究周扬民2,李超i,许丽丽i,罗思义-仪垂杰'(1.青岛理工大学，青岛，266033； 2.教育部工业流体节能与污染控制重点实验室，青岛,266033)【摘要】：设计了一套高炉冲渣水余热供暖实验系统，研究波纹倾角等参数对自清洁板壳式 换热器性能的影响。对系统典型换热工况进行了实验研究和测试分析，结果表明，波纹倾角 是影响自清洁板壳式换热器传热性能的主要因素，其产生的强烈湍流，能够增加换热效果和 减少板片结垢。【关键词】：自清洁板壳式换热器波纹倾角高炉冲渣水experimental study of self-cleaning plate shell heat e

2、xchangeryangmin zhou1, chao li1, lili xu1, siyi luochuijie yi1(1 qingdao technological university,qingdao,266033; 2. key lab of industrial fluid energy conservation andpollution control, ministry of education,qingdao,266033 )abstract: abstract: in this article, we design a heating experimental syste

3、m using the waste heat of blast furnace cooling water, and study the effect of parameters, such as corrugation angle, on the property of self-cleaning lamella heat exchanger, in addition, we carry on the experimental study and testing analysis to the typical system working conditions, and the result

4、s show that, the coitugation angle is the key fact to the heat transfer property of self-cleaning lamella heat exchanger. besides, the intense turbulent flows which are produced by the corrugation angle will enhance the heat exchange efficiency and reduce the scaling in the heat exchanger.keywords :

5、 self-cleaning plate shell heat exchanger corrugation angle bfc water1引言高炉渣是钢铁生产的主要副产品，当前普遍采用水冲渣工艺进行处理，8o°c 以上的高炉冲渣水经渣池沉淀、散热后用于高炉冲渣，带走的热量每年高达1000 万吨标准煤。高炉冲渣水经换热器换热后，用于场内办公楼和周边居民小区的供 暖，是一种理想的余热利用途径，具有很好的节能环保效果和社会经济效益。高 炉渣冲渣水渣棉含量大，水质复杂，换热器具有良好的换热性能和防结垢能力是 系统正常运行的基本保障。板式换热器具有重量轻、占地面积小、污垢系数小、 组装灵活等

6、优点，在相同的流动阻力和泵功率损耗情况下，其传热系数比常规的 管壳式换热器要高出一倍，是一种高效、紧凑的换热设备，在冶金、石化等领域 得到了迅速发展和广泛应用。本文釆用自清洁板壳式换热器搭建了一套高炉冲渣 水余热供暖实验系统，研究影响自清洁板式换热器换热性能关键参数。2实验方案实验系统主要由变频泵、加热器、散热器、过滤器、换热器、检测仪表组成, 如图1所示。系统采用变频调节，智能监控，能够模拟室内外环境变化和渣水温 度、热负荷波动。渣浆泵从吸水池抽取冲渣水，经全自动反洗纤维过滤器过滤、 自清洁板式冲渣水换热器换热后，排入沉淀池上游；清水泵将采暖回水管道二次 循环水加压后，进入自清洁板式冲渣水换

7、热器换热后，进入采暖供水管道供暖。 高炉岀渣间隙，冲渣水回水对高温渣水起到平推和混水功能，保证渣浆泵取水温 度恒大于73 °c。67891渣水池；2粗滤器；3渣浆泵；4、14止回阀；5纤维束过滤器；6、9、15、19温度计；7、8、16、18压力表；10、20平衡阀；11散热器；12水箱；13清水泵；17板壳式换热器图1冲渣水余热供暖实验系统图高炉冲渣水成分复杂，经沉淀池处理后悬浮物含量达80mg/l,温度较高， 高炉冲渣水的过滤和换热是系统稳定运行的关键。本实验系统选用全自动反冲洗 纤维过滤器和自清洁板式换热器。全自动反冲洗纤维过滤器采用纤维作为滤元， 滤层具有比表面积大、过滤阻力

8、小等优点，并在压差达到0.03mpa时进行定压反 冲洗。过滤器处理水量30m3/h，滤速40m/h,进水悬浮物人于80mg/l,出水悬浮 物小于20mg/lo自清洁板式换热器换热器波纹板间隙和倾角经计算和优化设计, 以提高换热器渣水流动时的自清洁能力，冲渣水在波纹板间流道内呈旋转大涡流 流动，保持对换热板的连续冲刷，防止换热板片结垢，其参数如表1所示。表1自清洁板式换热器结构参数材质换热面积(m2)波纹形式波纹倾角 (°c)板片间距(mm)板片厚度(mm)317l100单人字形6060. 753实验结果分析3.1实验结果如表2所示，本实验测试的高炉冲渣水余热供暖实验数据。通过对一次渣

9、水 温度和流量变化实时监测，变频调节二次循环水流量，换热器二次循环水换热后 温度能够达到70°c以上。经过计算，自清洁板壳式换热器传热系数最高能够达到 4500kcal/m2 °c h。表2高炉冲渣水余热供暖实验系统测试数据时间(t)渣水进口温度 (°c)渣水出口温度 (°c)供暖水进口温度 (°c)供暖水出口温度 (°c)20： 407870587121： 107769607021： 407771627222： 108073637323： 408068577000： 10827059723.2结果分析图2换热器参数对换热效果的影响曲

10、线换热器参数对换热器换热效果的影响如图2所示，re对换热器性能影响较 大，换热器总传热系数和压降随re增加而变大。这主要是因为re与换热器结构 和换热介质流速、温度等参数有关。因此，换热器自清洁板壳式换热器的结构设 计或产品选型，应该在考虑波纹大倾角增加涡流，减少板片结垢的同时，根据实 际需要，综合考虑传热系数和流动阻力等因素，选择合理的板片结构参数，实现 高效传热和低能耗的目的。4结论通过以上实验分析可知，自清洁板壳式换热器传热系数受板片波纹倾角和介 质流速、温度等参数影响较大，通过对换热器波纹板间隙、倾角等参数合理的优 化设计，以提高换热器渣水流动时的自清洁能力，使冲渣水在波纹板间流道内呈

11、 旋转大涡流流动，保持对换热板的连续冲刷，防止换热板片的结垢。同时，由于 冲渣水在波纹板间流道内三维流动，保持对换热板的连续冲刷，板式换热器板面 光洁，换热效率高，传热系数高，其结垢系数仅为管壳式换热器的1/3-1/10,传 热系数却能达到管壳式换热器的二倍。参考文献：1 ma xue-hu,lin le.lan zhongr«/. experimental investigation cind thermodynamic analysis of performance of plate heat exchanger for low reynolds numberjj.j therm sci and tech,2007,6(1):38-44.2 jorge a wjose m.modeling of plate heat exchangers with generalized configurations. heat mass transfer,2003,46:2571 -2585.3 nishimura t,ohori y,kawamura y,flow characterristics in a channel with symmetric wavy wall for steady flowjournal of chemical e