板式烟道换热器和管式烟道换热器性能比较
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摘要： 换热器亦称热交换器，具有强化传热措施传热阻力小、传热能力大的特点，是合理利用与节约现有能源，开发新能源的关键设备，广泛应用于石油、化工、医药、食品、钢铁、供热等行业。为了节能降耗， 利用换热器进行余热回收来节煤、节油、节电、节水、节汽是目前最为有效的节能方法。为了验证板式烟道换热器的性能，我们采用与原管式烟道换热器的换热面积相同的板式烟道换热器替换了本溪特钢某厂装置中两台并联运行的管式烟道换热器中的一台，与另一台进行测试比较，分析其传热能力和压力损失等方面的差异。
一、测试方法
现场测试中，我们采取在同一工况（即煤气流量、煤气进出口温度和烟气流量、烟气进出口温度相同）的条件下，同时对板式和管式两种形式的烟道换热器进行现场的工业实际运行测试，通过测试数据，比较分析它们在传热性能方面的差异性。
测试试件为板式烟道换热器和管式烟道换热器（技术参数详见附表1）。测试现场环境温度为8℃，湿度为60%。介质流动形式：板式烟道换热器为热侧烟气走板间通道，冷侧煤气走板内通道；管式烟道换热器为热侧烟气走管间通道，冷侧煤气走管内通道。数据采集采用ZWL-1111Y32AZ，煤气流量计采集煤气流量，用DF250烟气流量计获取烟气流量，采用温度传感器和双金属温度计分别采集煤气的进出口温度和烟气的进出口温度，用压力表测定两侧介质进出口的压力降（测量仪表及精度详见附表2）。
附表1：测试试件参数
试件名称 板式烟道换热器 管式烟道换热器
序号 项目名称 设计参数 设计参数
1 传热面积 m2 50 50
2 设备外型尺寸mm 1352x860x1200 2090x930x1990
3 板程流程 2 2
4 冷侧接口（进/出） DN300/DN350 DN300/DN350
5 板片材料 08Al 20
6 板束重量 kg 785 1082
附表2 测量仪表及精度
测量参数 仪表名称 型号 量程 精度等级
流量 煤气流量计 ZWL-1111Y32AZ 0-5000m3/h 0.25
流量 烟气流量计 DF250 0-10000m3/h 0.25
温度 温度传感器 WRK2231G 0-600℃ ±0.75%
温度 双金属温度计 WSS-481 0-600℃ 0.25
压力 压力表 YTW-150 0-0.25MPa 1.5
二、测试原理示意图
三、测试数据（详见附表3、附表4）
附表3 板式烟道换热器测试数据
热侧流量（Nm3/h） 热侧进口温度（℃） 热侧出口温度（℃） 热侧压降Pa 冷侧流量（Nm3/h） 冷侧进口温度（℃） 冷侧出口温度（℃） 冷侧压降 Pa 对数平均温差（℃） 传热系数（W/m2.k）
7000 550 435 2000 2500 50 331 950 294 15.6
7000 550 435 2000 2500 50 331 950 294 15.6
7000 550 436 2000 2500 48 328 950 297 15.3
附表4 管式烟道换热器测试数据
热侧流量（Nm3/h） 热侧进口温度（℃） 热侧出口温度（℃） 热侧压降Pa 冷侧流量（Nm3/h） 冷侧进口温度（℃） 冷侧出口温度（℃） 冷侧压降 Pa 对数平均温差（℃） 传热系数（W/m2.k）
7000 550 451 1915 2500 50 292 927 324 12.2
7000 550 451 1915 2500 50 292 927 324 12.2
7000 550 452 1915 2500 48 289 927 327 12
测试数据显示，板式烟道换热器和管式烟道换热器两台测试试件在相同介质中进行热量交换时，热侧进口温度均为550℃，冷侧进口温度均为50℃；冷介质煤气的定性流量为2500 Nm3/h，热介质烟气的定性流量为7000 Nm3/h；两种形式的换热器换热面积均为50；板式烟道换热器的煤气出口温度为331℃，管式烟道换热器的煤气出口温度为292℃。
四、比较分析
（1）传热能力（%）：
板式烟道换热器冷侧进出口温度差
ΔTb1=331-50=281℃ ΔTb2=331-50=281℃ ΔTb3=328-48=280℃
ΔTb=（ΔTb1+ΔTb2+ΔTb3）/3=280.67≈281℃
管式烟道换热器冷侧进出口温度差
ΔTg1=292-50=242℃ ΔTg2=292-50=242℃ ΔTg3=289-48=241℃
ΔTg=（ΔTg1+ΔTg2+ΔTg3）/3=241.67≈242℃
冷侧温度差
ΔT=ΔTb-ΔTg=39℃