从传热学的角度讲，板式换热器比管式换热器传热系数高在哪里？！

百度百科：“在相同压力损失情况下，其传热系数比管式换热器高3-5倍，占地面积为管式换热器的三分之一，热回收率可高达90%以上。”
板式换热器的压降小？！
小在哪里？！
流速低？材料绝对粗糙度小？
传热系数更高？！
高在哪里？！
板壁薄？流速高？污垢系数小？
一直想不通！
请高手赐教！！

@arpcd

在相同流速下传热系数大，在相同传热系数下，压降小。主要是形成湍流。

HP0377 发表于 2017-9-1 20:00
在相同流速下传热系数大，在相同传热系数下，压降小。主要是形成湍流。

管式换热器也是形成湍流啊。
板式的雷诺数高？！

juniger 发表于 2017-9-1 20:33

                               
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管式换热器也是形成湍流啊。
板式的雷诺数高？！

是这样的。

HP0377 发表于 2017-9-1 20:35

                               
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是这样的。

我们来看一下雷诺数。
Re＝d＊密度＊u／粘度
密度，粘度确定。
能改变Re的只有d和u，速度一样，Re高在哪里？！

在低雷诺数下照样形成湍流。

HP0377 发表于 2017-9-1 21:40

                               
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在低雷诺数下照样形成湍流。

低雷诺数能形成湍流，没错。
但板式换热器比管式换热器的雷诺数从哪里高出来的呢？！

板式换热器的特点（板式换热器与管壳式换热器的比较）
a.传热系数高 由于不同的波纹板相互倒置，构成复杂的流道，使流体在波纹板间流道内呈旋转三维流动，能在较低的雷诺数（一般Re=50~200）下产生紊流，所以传热系数高，一般认为是管壳式的3~5倍。
b.对数平均温差大，末端温差小 在管壳式换热器中，两种流体分别在管程和壳程内流动，总体上是错流流动，对数平均温差修正系数小，而板式换热器多是并流或逆流流动方式，其修正系数也通常在0.95左右，此外，冷、热流体在板式换热器内的流动平行于换热面、无旁流，因此使得板式换热器的末端温差小，对水换热可低于1℃，而管壳式换热器一般为5℃.
c.占地面积小 板式换热器结构紧凑，单位体积内的换热面积为管壳式的2~5倍，也不像管壳式那样要预留抽出管束的检修场所，因此实现同样的换热量，板式换热器占地面积约为管壳式换热器的1/5~1/10。
d.容易改变换热面积或流程组合，只要增加或减少几张板，即可达到增加或减少换热面积的目的；改变板片排列或更换几张板片，即可达到所要求的流程组合，适应新的换热工况，而管壳式换热器的传热面积几乎不可能增加。
e.重量轻 板式换热器的板片厚度仅为0.4~0.8mm，而管壳式换热器的换热管的厚度为2.0~2.5mm，管壳式的壳体比板式换热器的框架重得多，板式换热器一般只有管壳式重量的1/5左右。
f. 价格低 采用相同材料，在相同换热面积下，板式换热器价格比管壳式约低40%~60%。
g. 制作方便 板式换热器的传热板是采用冲压加工，标准化程度高，并可大批生产，管壳式换热器一般采用手工制作。
h. 容易清洗 框架式板式换热器只要松动压紧螺栓，即可松开板束，卸下板片进行机械清洗，这对需要经常清洗设备的换热过程十分方便。
i. 热损失小 板式换热器只有传热板的外壳板暴露在大气中，因此散热损失可以忽略不计，也不需要保温措施。而管壳式换热器热损失大，需要隔热层。
j. 容量较小 是管壳式换热器的10%~20%。
k. 单位长度的压力损失大 由于传热面之间的间隙较小，传热面上有凹凸，因此比传统的光滑管的压力损失大。
l. 不易结垢 由于内部充分湍动，所以不易结垢，其结垢系数仅为管壳式换热器的1/3~1/10.
m. 工作压力不宜过大，介质温度不宜过高，有可能泄露 板式换热器采用密封垫密封，工作压力一般不宜超过2.5MPa，介质温度应在低于250℃以下，否则有可能泄露。
n. 易堵塞 由于板片间通道很窄，一般只有2~5mm，当换热介质含有较大颗粒或纤维物质时，容易堵塞板间通道。

HP0377 发表于 2017-9-2 10:45

                               
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板式换热器的特点（板式换热器与管壳式换热器的比较）
a.传热系数高 由于不同的波纹板相互倒置，构成复杂的 ...

请不要不加思考的复制网上内容，没意义。
下面我们来看一看。
1、波纹板沟道多，压降就大。这是生活基本常识。
2、谁说管式都是错流？！那是逆流不允许的情况下才使用的流动方式。
3、其他几条，没意义。
4、我要去约会了，晚上回来再跟你讨论。

juniger 发表于 2017-9-2 13:08

                               
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请不要不加思考的复制网上内容，没意义。
下面我们来看一看。
1、波纹板沟道多，压降就大。这是生活基本 ...

管式有折流板，不是错流吗？

波纹板沟道多，压降怎么就大呢，哪个生活常识。两种换热器还是因为结构的根本不同引起的这些结果。

HP0377 发表于 2017-9-2 13:12
管式有折流板，不是错流吗？

管式也可以不用折流板。

zhouxiaoxi 发表于 2017-9-2 13:48
波纹板沟道多，压降怎么就大呢，哪个生活常识。两种换热器还是因为结构的根本不同引起的这些结果。

有那么多沟，那么多坑要去钻，能不损耗精力（能量）吗？！

可爱的孩子。。。。。

吃过北方的煎饼果子吧？那个饼很薄，很快就可以煎好，我掐过表，一般10~15秒就好，那种饼子厚度一般以mm计吧，你试试这个饼要是以厘米计，那个煎饼的时间可就长了，新疆的馕，陕西的锅盔就厚，你等在边上至少得5分钟才吃得到吧？

同样的道理，你把介质当成饼子就好理解了。。举个例子，拿最小的换热管来说，19x2的，不锈钢材质的，外径19mm，厚度2mm，管内流体会充满整个15mm的横截面，也就是说这个“饼子”的厚度是15mm，1.5厘米哦，想吃饼子得热过心，同理想把介质加热，你不得穿过这1.5厘米的厚度？？

板换的诀窍就在减薄这个厚度上，下面这个是一个最简单的板片的参数，可以看到，板片当量直径是其间隙3.1mm的两倍，也就6.2mm，板片为啥做得那么紧密？就是这个道理了，把饼子从15mm摊薄到6.2mm了，才能很快煎好吃啊。。。



剩下的事情就简单了，见下图：


给热系数a很高，为啥高呢？Nu准数其实都在合理的范围，Re也是，但a=Nu.λ/de，当量直径是在分母上，由于其特别小（你对比下19x2管的15mm和上述的6.2mm，前者是后者的2.5倍哦），所以a特别高。。。

现在明白了吧？？换热管内的饼子厚啊，而板片之间的饼子薄啊，这个厚度最小的换热管是普通的板片的2.5倍，那么a自然就是2.5倍的关系啊，所以很多资料上说的a，板片是管式的3倍左右，是不是差不多啊？？？

就上面这个例子，你把参数用到换热管，两侧的a就得除以2.5咯。。。。。当然板片的高。。。。

还有就是板片的污垢系数可以取得较小，这都是优势哦。。。你可以看看阿法拉伐的板换介绍资料，那种鱼鳞状V型流道，使得介质在有限的板片长度方向走的都是螺旋状折线，停留时间也足可以和管式相比了。。。。

仅就a很高这一点而言，其实就是用更薄的换热管而已，你如果用8x1的换热管，那么a也一样的高，明白了？？

还是吃了不计算的亏，板换的计算与普通的管式换热器没有区别啊，你自己动手算一遍，啥都有。。。

截图的电子表格就是当年下面的一小伙子自己动手编的，走过一遍之后人家什么都明白了，比如阻力到底是怎么回事。。。

看看阿法拉伐板换的介绍吧，人家的饼子是怎么摊薄的。。。。没点绝活儿，咋敢卖这么贵？？？

其实看到这里，楼主自己都该明白为啥会产生板换这种换热器产品了。

道理就在那儿摆着，欲求更高的a，饼子就得更薄，就得用更小更薄的换热管，而8x1这样的换热管必然给管壳式换热器的制作、安装带来很大的困难，这么细，这么长的管子，刚度不好，中间怎么做支撑（想想换热器的拉杆、定距管之类的玩意儿），再想想换热管在管板上密密麻麻的排列和焊接就头大（这么薄的管子很容易就焊穿了），正是因为传统的管壳结构换热器已经不好解决饼子摊薄的问题，用更薄的板片，更小的间隙就成了顺理成章的方式，因为你找不到其他减薄饼子的方式了。

arpcd 发表于 2017-9-2 18:48
可爱的孩子。。。。。

吃过北方的煎饼果子吧？那个饼很薄，很快就可以煎好，我掐过表，一般10~15秒就好 ...

好的，谢谢大神！！
其实矩形管道的当量直径是2A*B/（A+B），不过B很小，直接算成2倍问题不大。
另外，还有个问题想请教。
板式换热器的流速一般较高，这样污垢系数才小，因此，压降是不是更大？！
因为从压降计算的基本公式来讲是跟流速u的二次方成正比。
另外，换热板片的沟道多，压降也应当更大啊。

juniger 发表于 2017-9-3 09:34
好的，谢谢大神！！
其实矩形管道的当量直径是2A*B/（A+B），不过B很小，直接算成2倍问题不大。
另外， ...

阿法拉伐的图片已经展示了，低压降、中压降、高压降的三种不同的沟槽、流道组合方式，具体到个案，你得去算算才知道，但总的来说，a高了，就是一个方面你占强了，那你总得在另一个方面付出点代价才行，这就是压降咯。。。

压降没有绝对的，大多数使用板换的场合，应该说对压降的考量是次要的，这个主要看用户，低压降时的板换肯定板片间隙大些，面积多些，与管式都是一个道理，看使用者和设计者如何权衡和取舍罢了。单纯讲某一台换热器的压降，是没有任何意义的。

老外的所谓“高壁面剪切力”说白点，就是V型槽的表面略微粗糙咯。。。那肯定比光管阻力大些，高剪切力意味着污垢层的厚度得到了减薄，代价嘛自然也是压力大些，表面湍动是个很大的课题，现在的板换有些技术已经是原来航空航天方面使用过的，就是国内常说的军转民而已，属于“黑科技”范畴咯。。。