一、管式換熱器
對水/水管式換熱器而言,冷卻水是由冷卻水在管束內流動而管束外流動,管束內介質的速度一般在0.8~1.2m/s左右(視冷卻水側壓降要求而定),因此其流動狀態(tài)為層流,管束直徑一般在10m-15mm之間。因為冷卻水質一般采用海水、河水或冷卻塔水,極易產生結垢,并形成絕熱層,導致傳熱效率急劇下降,所以必須經常清洗和清除這些結垢,以確保傳熱效果。
對水/水板式換熱器而言,冷卻水與被冷卻水對流于板片兩側,介質流速一般為0.5~7m/s左右(視介質允許壓力降)。因為片子是魚骨狀,所以它的流動是旋轉湍流,其流體通道在4mm-8mm之間(取決于所選的型號)。因為流體的流動狀態(tài)都是旋轉湍流,所以冷卻的水質可以是海水,也可以是河水,或者冷卻塔水,也不容易產生水垢,所以清洗的頻率比管殼式要低很多。
二、換熱器熱交換效率
管殼式換熱器中冷卻水為層流,因此在管壁上的流速為零,其傳熱須采用徑水傳熱(另一種情況是冷、熱側介質的流速為900,且不形成對流)。對水/水換熱器而言,其傳熱系數K值一般在800-1200w/m2*K。
板式熱交換器中,冷卻水側和被冷卻水側的流動都是紊流的,流道內的介質不斷地在板壁和通道中心發(fā)生流動。此外,冷、熱側介質的流動形成了1800個對流,因此換熱效率非常高。水冷式換熱器的傳熱系數K值一般在4000-7000w/m2K之間。從而節(jié)省換熱面積4-5倍。
三、溫度差距
管式熱交換器的流態(tài)和二中介質的流動方向決定了端溫差較大(即冷卻水進口溫度與被冷卻水出口溫度之差),一般在8℃左右,如果管式熱交換器的端溫差為1℃,則該管式熱交換器的長度必須達到80m長,這在電站設備安裝中是難以想象的。
板式熱交換器的流動狀態(tài)和兩種介質的流動方向決定了端溫差很小,可以經濟地達到1℃左右的端溫差。這種情況在夏季工作時,冷卻水溫度較高,一般達到33℃-37℃。使用板式熱交換器時,冷卻水溫度易降至35℃-38℃,保證汽輪發(fā)電機組和輔機的額定出力和正常工作(由于發(fā)電機冷卻水溫若大于37℃,則出力將受到影響)。但由于管殼式換熱器的端溫差較大,導致其在夏季工況下不能保證汽輪發(fā)電機和輔機的額定出力和正常工作。
四、換熱器性價比
因管、殼式換熱器的結構和傳熱效率,使其材料更多,所以價格更高。但板式熱交換器的結構和傳熱效率決定了它的用材很少,其價格遠低于管殼式換熱器。如冷卻水質為海水或有海水倒灌的江河水,則需要使用抗海水腐蝕材料,如鈦材等。
五、靈活性
管、殼式換熱器的結構決定了在確定了一定的換熱器容量后,其管束數、殼數、長度都已確定,因此不能再改變。
板式熱交換器的結構卻很容易適應換熱量的變化,一般在幾個小時內,就可以在框架長度范圍內簡單地增加減薄薄片,從而滿足新工藝參數的要求。電廠運行中出現了很多不可預見的或額外增加的熱交換量,所以板式換熱器這個功能就顯得尤為重要。
六、換熱器使用壽命
殼管式換熱器無論從殼體或管束的強度設計都足以滿足電廠的長期使用,但由于冷卻水側壓力不能完全恒定,它所產生的壓力波作用于脹管處,所以更容易出現漏水現象,甚至漏水。
板式熱交換器的板片之間有金屬與金屬的接觸,可形成一個無振動的剛性整體,所以板片的壽命足以滿足電廠長期使用的要求。而且密封圈的壽命一般取決于介質溫度,一般介質溫度若為70℃,則平均壽命可達12年。
七、換熱器維護
一般而言,管式熱交換器中的管束有幾百個,為了清除管子上的結垢,由于不知道哪一個管束結垢,必須對每個管束進行清洗。另開管殼式換熱器一般需要60-90分鐘,因此對管殼式換熱器進行清洗需要較長時間。此外,管束都在殼體內,哪根管束漏水漏氣,一般情況下是不能被探測和發(fā)現的,因此電廠有時必須更換整套管束,這需要大量的資金和時間。
板式熱交換器一般可用化學清洗劑清洗,無需開啟,30-60分鐘內即可清洗干凈。即使需要打開檢查和清洗,只要卸下夾緊螺栓,就可以檢查所有的傳熱表面,拆卸換熱器一般只需15分鐘,哪些需要重點清洗,一看就知道,所以拆開清洗板式換熱器只需很短的時間就可以完成。