购买板框而非管壳式热交换器的7大理由
1.压降较低
由于板式换热器所需的面积较低，板式换热器设计的总压降通常比相同规格的管状换热器低得多。这种较低的压力降增加了板式换热器比管式换热器的整体能效。
板式换热器的效率是管壳式换热器的五倍。在许多情况下，您可以通过使用紧凑型板框式热交换器替换现有的管壳式热交换器来利用更多的热量。
板框式热交换器中的一系列板在板与板之间形成密封空间。这些空间在两种流体（一种热流体和一种冷流体）之间交替。
这种设计提供了非常高的热传递效率，因为平板所产生的表面积远远大于适合相同空间的壳管设计。
2.效率
通常，板式换热器是正确的选择，因为它们是最有效和最便宜的选择。
板式换热器的效率是管壳式换热器的五倍。
- 由于波纹板和更高的速度，可以获得更高的传热系数
- 由于纯逆流，温度接近，允许更多的热传递
- 由于温度接近，再生量可能更高
板框式热交换器中的一系列垫圈在板之间形成空间和流动路径。这些空间在两种流体之间交替，一种是热流体，一种是冷流体（图1）。
总传热系数（U值）
传热系数描述了两种设计所传递的热能(PHE vs. Shell and tube，图2，下)。该系数在传热方程中是乘数，数值越大，传热量越大。PHE实现了改进的传热系数，同时比壳管式换热器占地更小，重量更轻。
总传热系数-U- |
||
液-液传热 |
传热系数W/（m）2.（K） |
英热单位/(英国《金融时报》2.°F h) |
壳管 |
150-1200 |
25-200 |
板框 |
1000-4000 |
150-700 |
加工液的关键特性
热交换器内的热传递会导致两种流体的温度变化，从而降低较热流体的温度并升高较冷流体的温度。
流体性质部分决定了应用中热交换器的类型。
流体类型
- 水
- 油
- 牛奶
- 化妆品
- 中西药品
流体热特性
- 温度
- 酸碱度
- 流量
- 腐蚀性
- 粘度
4.足迹更小
板式换热器的表面积由于板式的堆积而变得紧凑。这种堆叠减少了板式热交换器的足迹与管式热交换器，即使单位与相同的表面积。如图5所示，板式换热器的紧凑尺寸对于空间紧凑的应用也很重要。
5.可扩展性
如果可能需要扩大传热能力，板式热交换器是一个很好的选择，因为你可以通过增加或移除板来轻松地改变容量。未来扩展的规划包括板式换热器的初始工作尺寸，以及板式换热器容量和易于现场安装的空间余量。不支持修改管壳容量。
技术说明：在PHE中添加极板会减少压降对于相同的流速，只要增加通道(每个方向的板数)和通道(交替流动方向)保持不变，就像增加管径时发生的情况一样。相比之下，增加通道会增加压降，这与增加管道长度的情况类似(图4)。
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6.资本支出
拥有成本一直是决策过程中的一个关键因素。板式换热器是成本最低的选择，因为它可以实现高传热系数-纯逆流-提供最有效的传热和最小的表面积。维护成本也相当低，尤其是与刮擦表面换热器相比。主要费用是更换垫片，偶尔更换板材。
接近温度法，即将冷流体加热至非常接近进入热流体温度的温度，允许更多的再生和热回收，使板式换热器成为一个很好的选择. 产品和培养基之间较小的温度差异也可防止中高糖或蛋白质含量产品的灼烧。
除设备的资本费用外，资本成本可包括装置寿命期内的运输、搬运、安装和维护。
7.板材类型
板框式换热器可作为各种产品粘度的适配器。
- 对于粘性产品，PHE要求适当的板选择。
- 对于含有微粒的产品，PHE要求使用低接触点和/或宽间隙的特殊板。
在PHE处理粘性产品有困难的情况下，通常是因为它最初设计用于极低粘度的流体，但后来用于高粘度产品。
通过将标准间隙（3-5mm）V形板更换为细颗粒宽流板（间隙相同，但接触点比V形板少），或可处理更大颗粒和更高粘度的宽间隙（高达8mm）板，PHE可适用于粘性更高或颗粒更大的产品。图3说明了根据产品纤维长度、纸浆密度和粘度选择的PHE和板材间隙范围。
标准板间隙
通道大小一致
单面WideGap
一个超宽通道用于纤维/脏污流体（A），一个通道用于非纤维流体（B）
双面宽间隙
用于纤维/脏污液体的两个宽通道（C）
平均差距 |
粒度 |
纤维长度 |
纸浆% |
粘度CPS |
|
典型工业板块 |
2.4-3.95毫米 |
Dia 0.5毫米 |
1毫米 |
2. |
2500 |
典型的卫生板 |
3.95毫米 |
Dia 0.5毫米 |
1毫米 |
3. |
5000 |
低接触点板 |
最大8毫米 |
Dia 0.5毫米 |
5毫米 |
7. |
1000 |
小结：板框式换热器的优缺点
优势
- 与其他设计相比相对便宜
- 杰出的CIP-ability
- 易于清洁和维护
- 高热再生
- 高湍流度
- 可更换垫圈
- 易于增加/减少容量
- 比管壳式设计占地面积小
缺点
- 相对较低的工作温度
- 垫圈引起的维护费用
- 不适用于高粘度或大颗粒产品
选择正确的热交换器指南
本指南专为处理器、生产经理和机械工程师设计，帮助他们选择热交换器。
下一步
正如您所看到的，板式换热器和框架式换热器比管壳式换热器具有多种优势。然而，即使有了这些知识，为您的流程做出正确的选择仍然会让人望而生畏。我们是来帮忙的！
无论您是否需要部件来保持您当前的机组运行，直接更换磨损或低效的热交换器，或为新工艺更换新机组，CSI都可以支持您。
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撰稿人
Melissa Fryer是阿尔法拉瓦尔食品传热团队的卫生传热业务开发经理。梅利莎获得纽约州立大学水牛城分校化学工程学士学位，并在食品、饮料和乳制品市场提供了25年的指定、计算和排除热交换器的经验。Melissa专注于满足客户需求的工程解决方案，对该行业拥有广泛的知识和热情。
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