等截面与不等截面板式换热器应用于供热技术对比分析

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等截面与不等截面板式换热器应用于供热技术对比分析
 
目前，用于供热上的板式换热器按流道分为等截面换热器和不等截面换热器，现将两种产品进行一下技术对比，便于选择。
等截面换热器两侧角孔流体通道横截面积相同。在热混合设计没有出现之前，由于供热系统一、二次侧流量相差较大，为了满足二次侧压力降要求，往往需要无谓的增加换热面积，增加了设备投资成本，因此各厂家如四平巨元、上海艾克森、山东等一些国内板式换热器生产厂家先后研发出不等截面板式换热器，用以适应供热工况要求。不等截面板式换热器就是将传热板片制成两侧流体通道横截面积不等的人字波纹，使相邻板片横截面积大的组成宽流道，横截面积小的组成窄流道，其横截面积之比约为2：1，板片上的角孔也相应分为大小两种，流量大的介质通过大角孔、宽流道，流量小的介质通过小角孔、窄流道。供热系统的设计中一次网供回温差一般为40℃，二次网供回温度差一般为：挂暖20℃，地暖10℃。这就使得一二次网的流量比为1：2或1：4。等截面换热器的设计流量比为1：1，不等截面换热器的设计流量比为1：2，理论上讲不等截面换热器更适应设计要求。但实际却并非如此。
供热系统的设计中一次网供水温度一般为110或更高，但在实际运行中一般都在100℃以下。其原因有二：一是目前管道质量特别是保温质量不尽人意，这就造成如果提高供热温度即采用大温差小流量的运行方式，散失能量损失远远大于增加流量而增加的电能；二是施工问题，目前管网特别是新建管网一般都为无补偿设计，对施工的要求很高。但在实际施工中，除了施工自身质量以外，由于受到施工条件限制，如原各类管道、电气线路、通信线路等的影响，有的地方不能完全按设计要求进行施工，因此造成管道的承温能力下降。目前很多热网泄漏事故均为提高管网运行温度造成的，而非因管内压力超高造成的。因此各热力公司在实际运行中为了安全起见，往往控制运行温度100℃以下。这就使得一二次侧实际运行流量比并不是1：2，而是1：1.5左右，使不等截面板式换热器的优势全无。在大流量比的情况下，如地暖工况，设计流量比为1：4，实际运行流量比为1：3左右，不等截面板式换热器设计流量比为1：2，不能满足要求。即使采用外旁通，其流量比变成1：2，与实际流量比1：3也不一致。而等截面换热器采用外接旁通管混合技术，即一半流量流过换热器，一半流量通过旁通管后与其混合，使得换热器一二次侧流量比仍在1：1.5以下 ，解决了流量比问题。特别是等截面换热器采热混合设计后，即采用大、小角度板组合的设计方式，使流量、热量与阻力达到完全匹配，在压力降一定的前提下可以最大限度的提高换热系数，弥补了其由于在采用外旁通管（地暖工况下）时提高二次侧出口温度而减少的对数平均温差带来的影响。在大部分工况下，换热面积选型均明显小于不等截面。而不等截面换热器在设计中不能采用热混合设计，流量、热量与阻力的匹配不灵活，因此在实际运行中若要达到供热要求，面积余量很大。同时，由于不等截面换热器为国内研发，没有国外数据参考，很多实验数据不全，选型误差较大，在实际使用中出现较多换热量不足的问题。
此外，不等截面换热器的板片由于其板片波纹不是稳定的三角形，板片强度下降。在制造过程中板片拉伸较大，成形不好。在板片夹紧时接触点分布不均匀，因此承压能力相对较低，若要达到与等截面换热器相同的承压能力，必须增加板片厚度，增加了设备成本。同时其需要两种板片与垫片，提高了安装维修及备件难度。
基于以上原因，目前供热中大量的采用等截面板式换热器，不等截面板式换热器已较少采用。