节能设计应用在板式换热器供热系统设计中的具体方法

刘健

文章编号：2095-6835（2016）07-0088-02

摘 要：在社会不断发展的大背景之下，很多城市的集中供热事业取得了较快的发展。板式换热器属于一种比较新颖的换热器，受到了人们的关注和重视。但对于板式换热器供热系统而言，一直存在很多问题，比如供热系统的设计存在偏差、耗损较大等。从目前社会的发展情况看，节能属于人们比较关注的问题之一。因此，如何纠正系统的设计偏差，从而设计出更好的供热节能系统，是当前供热系统的工作人员必须解决的问题之一。

关键词：节能设计；板式换热器；供热系统；板片

中图分类号：TK172 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.07.088

随着城市集中供热事业的不断发展，板式换热器得到了较好的应用。板式换热器与其他换热器相比，具有应用效率高、占地面积小、材料耗费较少等特点。因此，板式换热器在化工、石油和供热等行业中的应用较为广泛。但板式换热器的选择过程十分复杂，且需要优化供热系统。因此，本文主要分析了节能设计在板式换热器供热系统中的具体应用方法，并分别对供热系统的工作原理、系统设计中存在的问题和供热系统优化设计的方法等进行了分析。

1 板式换热器供热系统的工作原理分析

板式换热器主要由多个板片组装而成，且各个板片间均留有一定的空隙。当流体经过板片时，板片之间的间隙能起到冷热交换的作用。由于流道空间非常小，流体在流经板片时的速度较快，易形成湍流，湍流间会形成较大的波纹。湍流波纹的影响大大提升了板式换热器的换热性能。与一般的换热器相比，其换热性能优于一般的换热器，这是板式换热器可代替一般换热器的重要原因之一。此外，湍流波纹还会增强板片的刚度，当两种流体流过板片四个角的孔洞后会在板式换热器中形成流道，最后形成顺向或逆向流动。此时，可将板片当作流通介质实现热量的交换，进而完成板式换热器的供热环节。分析板式换热器供热系统可进一步了解其存在的问题，比如板片的承受能力、流程安排能否改变、湍流波纹能否得到有效应用等。根据以上分析，我们应不断优化与板式换热器结构有关的设计，从而提升换热器供热系统的换热性能。

2 板式换热器供热系统存在的问题

图1为板式换热器供热系统存在的问题。

2.1 换热与降压的匹配问题

对于板式换热器而言，换热系数与通道中流体的流速成正比，即当通道内流体的速度较快时，换热系数会增大，且流速加快会导致流体受到的阻力不断增加，进而加大了流体压力的损耗。因此，应选取适当的流速或寻求压力损耗与换热系数的平衡，从而不断提升板式换热器供热系统的综合性能。

2.2 研究不够完善

板式换热器在我国的起步较晚、研究时间较短，这在一定程度上限制了供热系统的发展，进而对供热系统的节能设计造成了影响。此外，我国对板式换热器的研究不够深入，缺乏一定的技术专利。因此，相关部门应加大资金投入，购买相应的专利。

2.3 应用场合受到限制

板式换热器具有独特的优势，但也存在一些问题。就当前供热系统的设计而言，存在很多缺陷，比如节能设计在供热系统中的应用受到了限制，主要表现在换热器难以在高温、高压的环境中运行。这是因为板式换热器中的核心元件为较薄的金属片，其承受压力的能力有限，而板式换热器常用于重工业生产中，这就需要板式换热器具备较强的承受压力的能力。由此可见，对于板式换热器供热系统而言，突破以往应用场合的限制是其应用节能设计的基本条件之一。

3 供热系统节能设计的优化方法

在分析了板式换热器的工作原理后，深入了解了影响其换热性能的因素，比如板片的波纹、流速、换热系数、流道的安排等。对于板式换热器供热系统的节能设计而言，应充分考虑其影响因素，不断优化供热设计中的各个子系统，具体方法如图2所示。

3.1 不断优化整体设计

对于整个板式换热器供热系统而言，节能设计不只是在供热系统的设计环节中需要考虑的问题，在换热器方面也需考虑该问题。因此，在优化供热系统板片的同时，还应优化板式换热器的结构和功能，从整体上实现供热系统的节能优化，从而实现供热系统的节能设计。此外，对于不同的应用要求和场合，应合理选择优化的方法和系数。

3.2 不断优化板片设计

在板式换热器供热系统中，优化板片是非常关键的环节，主要包括以下2步：①板片承受压力的能力对板式换热器供热系统的性能影响很大，因此，需要研制一些性能良好的制作材料，这也属于研发换热器的主要研究方向之一。②优化板片强度及其表面的波纹。应仔细分析板片波纹的类型、高度和波纹角等。只有合理优化板片设计，才有可能实现板式换热器供热系统的节能设计。

3.3 匹配换热系数与压降

换热系数与压降的匹配主要指平衡流体所受压力的损耗和换热系数。通常情况下，可采用传热的单元数法、对数的平均温差法和单侧的压降最大化的利用法等。这样做的主要目的是有效分析板片可承受的最大压降或最适宜的压降，从而准确推算出流体在流经通道时的压降和流速，从而找到一种压降值最大的设计方法，并找到比较合适的换热系数与降压匹配，从而增强板片承受压力的能力。

3.4 合理安排流道

流道安排的合理性与板式换热器供热系统的性能有直接关系。串联型、混联型的流道安排存在较大的差异，比如在换热系数与压降存在很大的差距时，就需要应用混联型流程的流道安排。因此，对于板式换热器供热系统的节能设计而言，既要考虑板式换热器的应用场合，又要考虑其能承受的压力和流体流速。只有不断综合分析各种因素，才能设计出比较优秀的换热器供热系统，即最节能的板式换热器供热系统。

4 结束语

总而言之，在优化板式换热器供热系统的设计方法时，设计人员应明确优化的目标和方向，从而实现供热系统的节能设计，并从供热系统设计的具体方法入手，在此基础上进行整体性的优化设计。只有这样，才能真正地设计出与人们需求相符的板式换热器供热系统。

参考文献

[1]陈山雨，李锐.集中供热系统板式换热器热工性能研究[J].建筑科学，2014，10（08）.

[2]安艳平，田琦，程锁明.板式换热器智能故障诊断系统研究[J].中国科技论文，2015，13（11）.

〔编辑：张思楠〕