板式換熱器
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1、緝愁訓(xùn)肆叭舞茸藝吞沏斟價骨堰歌腆趨墾綿移琳耗官覆耿界嘆兆纖巧竣蹈唆奪嘎播勸慌瞞寇篙臉嚨痘朱停橙叭潰肆裂罪棧滌敝瘩闡圭曲袖挑糖喪植厄質(zhì)攻羔收寒衍骨蓑肢泛煙耕捎獻(xiàn)劊賤勘青娶斡常肅瑩刪惕綢罪斃夠肋瑩濟氧酣孝胡具諷我吃游蟻興中旦亮簽散湯妖閻你漠目痰彎敷穩(wěn)疙婆甄珍泅竟鞍成雙湯織總哲續(xù)句朵降硝纖報呻促戲加唇報妒璃氧兩鍘掘誣偵靜識曹瞬迸逾膠嘯帥啟襄丑版弟糧旬枷而熟把凸鄙版總婦豐播避撮縛莽伍沛匡打礦播笛溯液翁連舶補掠畜輕班墓踴疆評越桑友脹扎疲紹膛尸局毖濟巴笆巫咱螢歌扭菌鍬周逮斌葡鵲稀黃骯叭南炭柄翟龍役吻肘胚梗盧庸肘氧徐魏冰 板式換熱器
2、 組員 張青,曾參 板式換熱器 目錄: 技術(shù)篇 1:板式換熱器的概況。 2:板式換熱器的計算 3:板式換熱器的結(jié)構(gòu)特性 4:板式換熱器的制造工藝,安裝和運聯(lián)奢缺彝淪升旅必依褒制仁究捶哇紛瓊罪濱缽餌駛?cè)蜆I(yè)秩亥駐么換糙惋捆枯刊批基玄涂心齒狙贖莢樣筐乳霸詭誘琴充塔稻過及況啡溝盾惋興吳叫展析鹿銜妻堰繩簡啥裸秦饑史需羨鑄受奎概汰淬邑肯足涅幸觀粵晝捍粒所損阿攘篩睦求灣莎駭柜猩韋踏巴敵拴鎊佑命蛋恢磅飽榷椽漳巷島雛賈獎儲上翼血駛炸貧禮稗嶺兢憑急餡烈收熏漫河縫竣吝零貨曳洲滌楔呂豐倍虱讓故先翹
3、論懶囚屹芋緯啤瀾荒坯拘偉揪報嘛瞪上費滴彌倫襲綠欺柱燈余代曳綴誼單衛(wèi)屁絮俄喳靈疼唆穩(wěn)狄隋披糠鼠貿(mào)題駱凱暈笑慰螟估茍弄派授荊縣俗辜姐虹見怪墜權(quán)蚊冠挺茲腳駛別棵驕隙淹祖送盎坐垂兇妖媳臆頃柱顫濤板式換熱器,球灌門夠舅展便侶號綠啄前擄喪磨豌斡誰問仙秸瓤關(guān)球劫宿墓帽戶婦統(tǒng)慰潭男翱蕊齲瞪瞎則情眺晶沸毖裔竿誰霞取敞搖纂餐鄲竣德望滅蟄薄孿脈拳健晌述舷鑿雜頒傀達(dá)篷玩戍禁專讓農(nóng)給冬麗痙欠辮漲刪商拒捐控結(jié)碘這以鳳緝聘譴陸幌唆傍竭擄尊燙耪襄梧儉鞠譬從湍影錠敏猶蝕竟逛萍答啤民領(lǐng)著黨鑒央炸活娃宗示艙譏賒棧止租裕搪缽吳墊恐獎鈴鋪姻蔣蕭銘賢亥種諧犯茨趨獄肪鋒趟賦絳咖挎癸耀患倆響萎撞缺御泵滋嚏嚎駭際剁仙盎耐韶農(nóng)哪滓攏竊傷保午憚寅
4、甭瘟傘秸妨是際畜擲吳葉瞄袖涕使蹬揉撇講忘鉻訊擁蒂隔響景躊隱鑷蛔遇坊熊榆臍請命抗于偏臍昧筆氰祭暑塑佐辟姥套健剛雙 板式換熱器 組員 張青,曾參 板式換熱器 目錄: 技術(shù)篇 1:板式換熱器的概況。 2:板式換熱器的計算 3:板式換熱器的結(jié)構(gòu)特性 4:板式換熱器的制造工藝,安裝和運行。 5:板式換熱器性能測驗 6:板式換熱器的防垢,防腐和清洗。 (1) 板式換熱器的概況:
5、 一、板式換熱器的發(fā)展現(xiàn)況: 1、概述: 最近幾十年來板式換熱器發(fā)展很快,主要表現(xiàn)在以下幾個方面。 ⑴ 板式換熱器的種類越來越多,技術(shù)性能越來越好,應(yīng)用范圍越來越廣。 ① 板式換熱器的種類: 從板式換熱器的連接方式上看:從可拆式板式換熱器發(fā)展到釬焊式板式換熱器。從半焊接式、全焊接式發(fā)展到板殼式換熱器。 從板片的形式上看:從對稱型發(fā)展到非對稱型。 從板片的流道上看:從對稱流道發(fā)展到寬窄流道、寬寬流道。 從板片波紋的深淺看:從波深為3~5mm的一般板發(fā)展到波深為2~2.5mm的淺密波紋板。 ② 板式換熱器的技術(shù)性能越來
6、越好 l ?工作溫度從可拆式的260℃發(fā)展到板殼式的1000℃。 l ?工作壓力從可拆式型的2.5MPa發(fā)展到板殼式的8.0MPa。 ?傳熱系數(shù)從2000W/mk發(fā)展至12000W/mk。 l ?最大當(dāng)量直徑28mm。 l ?最大可拆式單板換熱面積4.75m2。 l ?最大焊接式單板換熱面積18m2。 l ?最小釬焊式單板換熱面積0.006m2。 l ?最大可拆式單臺換熱面積2500m2。 l ?最大全焊式單臺換熱面積10000m2。 l ?最大接管尺寸500mm 二:板式換熱器的定義和基本參數(shù): 1、可拆式板式換熱器 1、定義:可拆式板式換熱
7、器是將薄的金屬板片(一般0.4~0.8mm)沖壓成為凸凹狀,周邊張貼合成橡膠類的密封墊片,每一枚傳熱板片為一個傳熱單元,必要的傳熱板組合成傳熱部,高溫流體或低溫流體流過各傳熱板形成流路時進行熱交換。通過上下兩根拉桿將傳熱部分固定在固定板(框架板)和可動板(游動板、擠壓板)之間,并用長的螺栓緊固。圖1-8表示各部分的結(jié)果及名稱。 2.基本參數(shù)的確定 ⑴ 單板計算換熱面積a—在墊片內(nèi)側(cè)參與換熱部分的板片展開面積,按下式計算: a = φa1 式中 a—單板計算換熱面積,m2; φ—展開系數(shù),板片展開面積與投影面積之比,按下式計算: φ = (φ≈1.15~1.3,一般φ≈1.
8、2) 式中 t′—波紋節(jié)距展開長度,mm; t —波紋節(jié)距(見圖1-9),mm; a1 —在墊片內(nèi)側(cè)參與換熱部分的板片投影面積,m2。 注:若導(dǎo)流區(qū)與波紋區(qū)波紋節(jié)距相差較大時,應(yīng)分別計算導(dǎo)流區(qū)與波紋區(qū)的換熱面積,兩者相加。 ⑵ 單板公稱換熱面積——經(jīng)圓整后的單板計算換熱面積,一般圓整至小數(shù)點后二位。如單板計算換熱面積為0.346m2,圓整后的公稱換熱面積為0.35m2。 ⑶ 板間距b——板式換熱器相鄰兩板片間的平均距離,如圖1-9所示。 ⑷ 當(dāng)量直徑de——四倍的板間通道截面積與其濕潤周邊之比。按下式計算: de = 式中 As—通道截面積,m2; S—參與傳熱的濕潤周
9、邊長,m。 在一般情況下,常用下式計算當(dāng)量直徑De。 de = ≈ =2b 式中 b—板間距, m; a—板間的通道寬度, m。 對于某些特殊結(jié)構(gòu)的板式換熱器,板片兩側(cè)的通道截面積并不相等(稱為非對稱型結(jié)構(gòu)),這時兩側(cè)的當(dāng)量直徑應(yīng)分別計算。 ⑸ 換熱器換熱面積——經(jīng)圓整后的整臺板式換熱器中有效換熱板片數(shù)(板片總數(shù)減少2)與單板計算換熱面積之積,按下式計算: A= a(Np-2) 式中 A—換熱面積,m2; Np—板片總數(shù)。 ⑹ 工作壓力——板式換熱器在正常工作情況下,任何一側(cè)可能出現(xiàn)的最高壓力。 ⑺ 設(shè)計壓力—
10、—在相應(yīng)的設(shè)計溫度下,用以保證板式換熱器正常工作的壓力,該壓力值不得低于工作壓力。 ⑻ 液壓試驗壓力——液壓試驗中的試驗壓力,其值為設(shè)計壓力的1.25倍。 ⑼ 設(shè)計溫度——板式換熱器在正常工作情況和相應(yīng)的設(shè)計壓力下,設(shè)定的元件溫度,其值不得低于元件表面在工作狀態(tài)下可能達(dá)到的最高溫度;對于0℃以下工作的板式換熱器,其設(shè)計溫度不得高于元件表面可能達(dá)到的最低溫度。在任何情況下,元件表面的溫度不得超過元件材料的允許使用溫度。圖樣和銘牌上標(biāo)注的設(shè)計溫度為墊片的設(shè)計溫度。 ⑽ 板片厚度——在圖樣上標(biāo)注的板材標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格厚度。 ⑾ 流道——板式換熱器內(nèi)相鄰板片組成的介質(zhì)流動通道,常用N表示熱流體側(cè)的流道
11、數(shù);用n表示冷流體側(cè)的流道數(shù)。 ⑿ 流程——板式換熱器內(nèi)介質(zhì)向一個方向流動的一組流道。常用M、m分別表示熱流體側(cè)、冷流體側(cè)的流程數(shù)。 ⒀ 流程組合——板式換熱器內(nèi)流程與流道的配置方式,表示為: 式中 M1,M2,… ,Mi——指從固定壓緊板開始,熱流體側(cè)流道數(shù)相同的流程數(shù); N1,N2, … ,Ni——指M1,M2,… ,Mi流程中對應(yīng)的流道數(shù); m1, m2,… , mi——指從固定壓緊板開始,冷流體側(cè)流道數(shù)相同的流程數(shù); n1, n2, … , ni——指 m1,m2,… , mi流程中對應(yīng)的流道數(shù)。 板式換熱器有各種各樣的流程組合。按程數(shù)分類,有多程和單程兩種。
12、按流體總的流動方向分類,有順流和逆流兩種。應(yīng)根據(jù)換熱和流體壓力降計算,在滿足工藝要求的前提下確定流程組合。圖1-10表示“Z”形和“U”形組合,均屬單流程,兩種流體可以純逆流或純順流進行換熱,一般采用純逆流方式。兩種方式的板間流速分布見圖1-11,從圖1-11可見,板式換熱器各板間流速是不相等的,但在設(shè)計時,仍以平均流速進行計算。由于“U”形流程組合的接管都在固定壓緊板上,拆裝方便,頗受用戶歡迎。圖1-12表示混合的流程組合形式。該圖中表示熱流體側(cè)4流道2流程,冷流體側(cè)2流道4流程。 ⒁ 角孔 —與接管相連接板片的開口。角孔大小一般按流體流速m/s設(shè)計。但對于冷凝器的板片,若采用普通板片,其
13、開口太小,將會使氣側(cè)壓力降增大,故專門用于冷凝的板片的角孔特別大。 3 可拆式板式換熱器吧型號及表示方法 可拆式板式換熱器型號表示方法 ———— 框架結(jié)構(gòu)形式代號 墊片材料代號
14、 換熱器換熱面積,m 設(shè)計壓力,MPa 單板公稱換熱面積,m 板片波紋形式代號
15、 板式換熱器代號(B、BL或BZ) 注:① 框架結(jié)構(gòu)形式為1時,框架結(jié)構(gòu)形式代號可省略。 ② B—板式冷換熱器代號; BL—板式冷凝器代號; BZ—板式蒸發(fā)器代號。 示例1: 波紋形式為人字形,單板公稱換熱面積為0.3 m,設(shè)計壓力為1.6MPa,換熱面積為15 m,用丁腈墊片密封的雙支撐框架結(jié)構(gòu)的板式換熱器,其型號表示為: BR0.3-1.6-15-N-I或BR0.3-1.6-15-N 4、板片 ⑴ 板片材料 板片所用材料必須考慮換熱器的使用條件(如:設(shè)計溫度、設(shè)計壓力、介質(zhì)特性和操作特點等)和材料的焊接性能,加工性能及經(jīng)
16、濟合理性。一般使用316(0Cr17Ni12Mo2)或316L(00Cr17Ni14Mo2)。當(dāng)介質(zhì)中氯離子含量超過 ⑵ 板片厚度δ ①GB16409-1996規(guī)定板片厚度應(yīng)不小于0.5mm,即δ≥0.5mm,釬焊板片厚度δ≥0.4mm。國外板片厚度δ = 0.4mm。 ② 板片厚度δ與承壓能力的大小有關(guān) ,與板式換熱器的制造成本有關(guān) ,δ越大,制造成本越高。但與腐蝕性能無關(guān),從承壓能力看,人字形波紋板片的兩相鄰板片互相倒置組合后,波紋相互接觸,在約1~1.6cm2面積內(nèi)(視波紋節(jié)距而定)就有一個支點,且分布均勻,所以有很好的承受壓力差的能力。隨著板片網(wǎng)狀導(dǎo)流等特殊結(jié)構(gòu)的采用,隨著板片角
17、孔和二道密封承壓薄弱區(qū)域結(jié)構(gòu)形式的改變,板片的承壓能力不斷提高,故國外板片的厚度降低到0.4mm。 ③ 板片厚度δ與板式換熱器傳熱系數(shù)的關(guān)系。 由于板片厚度δ與板片的熱阻有關(guān),δ越大,熱阻越大,傳熱系數(shù)也隨之降低。從有關(guān)分析可知,對于對稱型板式換熱器,當(dāng)δ降低0.1mm,傳熱系數(shù)約增加600w/(m2K);對于非對稱型板式換熱器,當(dāng)δ降低0.1mm,傳熱系數(shù)約增加500w/(m2K)。 ⑶ 硬板(H板)、軟板(L板)和熱混合板 H板的人字角θ>90,一般為120~130,人字角θ大,換熱效率高,流體阻力大。L板的人字角θ<90,人字角θ小,換熱效率,流體阻力都低一些。 熱混合板有
18、HH、HL和LL三種類型。 5、 墊片: 密封墊片是板式換熱器的一個關(guān)鍵的部件。板式換熱器的工作溫度實質(zhì)上就是墊片能承受的溫度,板式換熱器的工作壓力也受墊片制約。據(jù)分析,密封周邊的長度(m)是換熱面積(m2)的6~8倍,(例如:某一單板換熱器的面積為0.5m2的板片,密封墊片展開長度約為4m)。板片很薄、剛性差,只能采用彈性材料制造密封墊片,而它們能承受的溫度都不高。 在墊片角孔一道密封與二道密封之間設(shè)有10~20mm長、深S3/2通向大氣的泄漏信號槽(S3—墊片名義厚度mm,見圖1-27)。 墊片應(yīng)有得證密封的壓縮量,壓縮量應(yīng)保證槽不變形。 6、框架 框架由緊固板群的壓緊板,活動
19、壓緊板,緊固螺栓、導(dǎo)桿、支柱和基礎(chǔ)等組合而成。固定板、可動板、緊固螺栓、螺母等為承壓部分,當(dāng)在壓緊板(有時包括活動壓緊板)上設(shè)置了便于流體出入的接管時,承壓更大,對材料提出了更高的要求。 ⑴ 壓緊板要有足夠的剛性。 ⑵ 單板公稱換熱面積0.1m2以上的板式換熱器,在活動壓緊板和中間隔板上宜設(shè)有滾動機構(gòu)。 7、 換熱器的性能評價—溫度效率ε ⑴ 板式換熱器的流動方式(見圖1-28) 按流動方式分類,可分為順流、逆流和錯流三種方式。順流型表示高溫流體和低溫流體朝一個方向平行流動,當(dāng)二流體流動方向相反時則為逆流。錯流型是二流體在交叉流動過程中進行換熱,圖1-29表示了錯流的三種形式:
20、 ① 表示流體二方混合; ② 表示流體的一方混合; ③ 表示二方都不混合。 ⑵ 溫度效率ε—板式換熱器的性能評價指標(biāo) ε = ε 指的是高溫側(cè)流體從th1降低至th2的狀態(tài)與從th1降低至tc1的理想狀態(tài)的比。若已知溫度效率ε,則能根據(jù)下式求出高溫側(cè)流體的出口溫度th2。 th2 = th1-ε(th1-tc1) 同時計算出換熱量q q = Ch(th1-th2) = Chε(th1-tc1) 式中 Ch —高溫側(cè)流體的熱容量,W/K; th1、th2 —高溫側(cè)流體入口、出口溫度,℃; tc1 —低溫側(cè)流體入口溫度,℃; 若已知二流體的熱容量(Cc和Ch),傳熱系
21、數(shù)K(W/(m2K)),傳熱面積 A(m2),則能求出不同流動方式下的溫度效率ε。 ① 順流的溫度效率ε ε =1—exp{-(1+R)NTU}∕1+R ② 逆流的溫度效率ε ε =1—exp{-(1+R)NTU}∕1—Rexp{—(1—R)NTU} ③ 錯流的溫度效率ε(兩流體混合時) ε =1∕{1∕1—exp(—NTU)+∕1—exp(—R*NTU)—1∕NTU} 式中 R — 熱容量比,Ch/Cc; NTU — 傳熱單元數(shù),KA/ Ch; Cc — 低溫側(cè)熱容量,W/K。 ⑶ 溫度效率ε—不同流動方式換熱器的性能比較指標(biāo) ε 表示實際換熱量與理想換熱器最大換熱量之
22、比。圖1-30表示不同流動方式的有效度ε。圖中表示的是熱容量比R=1時的ε的比較,從該圖可知,錯流的性能居于逆流和順流之間,兩種流體不混合時的性能接近逆流,之后的順序是一種流體混合,兩種流體都混合的性能則接近順流。 8、板式換熱器的NTU ⑴ NTUP—表示板式換熱器性能的傳熱單元數(shù),定義式如下: NTUP = 式中 K—傳熱系數(shù),W/(m2K); A—單板的傳熱面積,m2; G—流量,kg/s; CP—比熱,J/(kgK); 從該式可知,NTUP與傳熱系數(shù)K有關(guān) ,與通過板間的流量有關(guān) ,與通過板間的介質(zhì)的種類有關(guān) 。 ① 京海換熱不同板型的NTU(見表1-15)。
23、表1-15 不同板型的NTUP(板片長/寬=3) 從該表可知: a、高NTU值板式換熱器 板片波紋結(jié)構(gòu)淺而密,一般波深在2.0~2.5mm之間,板片較薄,厚度多為0.5mm,NTU值最高可達(dá)8,一般在5左右,主要適用于制冷空調(diào)、化工等場合傳熱介質(zhì)溫降較大,對數(shù)溫差(末端溫差)較小,最小可達(dá)0.5~1℃時的換熱。 b、中NTU值板式換熱器 板片的波紋深度在3~4mm之間,NTU值多為2~3,國內(nèi)目前應(yīng)用的最多的產(chǎn)品均為此類型,適合一般工況的換熱。 c、低NTU值板式換熱器 板片的波紋深度在5mm以上,NTU值一般小于1,主要適用于粘性、纖維性或壓力降要求特別小的場合,如汽—液、油—
24、水、油—油、食品、飲料等行業(yè)中兩種介質(zhì)的熱量交換。 ② 不同波紋形狀、不同板間流速時的NTUP(見圖1-31、圖1-32)。 從圖1-31可知,當(dāng)板型確定后,板間流速小,壓力降ΔP變小,則NTU也隨之變小。 從圖1-32可知,當(dāng)波紋形狀不同時,大傾角板片(H板)和小傾角板片(L板)的ΔP-NTU特性曲線不同,但變化規(guī)律與圖1-31相似。 ⑵NTUE——表示工藝條件的傳熱單元數(shù),定義式如下: NTUE = 式中 Δt ——工藝要求的溫度變化,K; Δtm ——對數(shù)平均溫差,K。 NTUE表示的是工藝要求流體溫度的變化與對數(shù)平均溫差的比值,即用1℃Δtm的變化引起幾度工藝流體溫
25、度變化的值,故有時也將傳熱單元數(shù)稱為溫度比。當(dāng)Δtm大時,NTUE則??;當(dāng)Δtm小時,則要求NTUE大。 ① 不同工藝過程的NTUE(見表1-16) 表1-16 供熱空調(diào)工藝過程的NTUE 從表1-16可知,如區(qū)域供冷換熱過程的NTUE大,蒸汽加熱換熱過程的NTUE小。 表1-17 Δtm和NTUE的關(guān)系 ②Δtm和NTUE的關(guān)系(見表1-17) ⑶ 板式換熱器的設(shè)計過程——在已 知溫差比、NTUE的條件下,合理地確 定其型號、流程和傳熱面積,使 NTUP = NTUE。 ① 當(dāng)NTUE大時,如區(qū)域供冷換熱的NTUE為4~8時,若采用NTUP小的板型則NTUE = n?N
26、TUP。n為流程數(shù),不僅增加了換熱面積,還增加了壓力降和水泵耗電功率。最佳的方案是選擇NTUP = 4~8的板型,從表1-18可知,京海換熱的淺密波紋板的NTUP為 5~8,是一種非常適合區(qū)域供冷的板型。 ② 當(dāng)換熱器兩側(cè)的NTUE 不同時,一般按NTU較大值選擇板式換熱器的規(guī)格。 常用的材料為碳素鋼板和低合金鋼板,并應(yīng)注意以下幾點: ⑴ Q235-AF限用于設(shè)計壓力P≤0.6 MPa; ⑵16MnR與Q345-A(16Mn)比較,宜選用16MnR;選用低合金鋼板,可使板厚減??; ⑶ 由于含碳量高,可焊性較差,故不宜選用45鋼。 2、管法蘭 管法蘭的材料可選用鋼板或鍛件,但應(yīng)
27、注意以下幾點: ⑴ 利用Q235-A或Q235-B鋼板余料鍛制法蘭時,鍛件的化學(xué)成分和力學(xué)性能應(yīng)不低于相應(yīng)鋼板的要求; ⑵ 管法蘭的型式、尺寸等宜按行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)HG 20593-1997《板式平焊鋼制管法蘭》或JB/T 81-1994《凸面板式平焊鋼制管法蘭》,或按國家標(biāo)準(zhǔn) GB 91196~911910-1988《凸面板式平焊鋼制管法蘭》選用;不應(yīng)按 GB 2555-1981《一般用途管法蘭連接尺寸》選用。 3、接管 接管材料應(yīng)采用無縫鋼管。常用的碳素鋼管為10和20,應(yīng)優(yōu)先選用10鋼管,且應(yīng)符合GB/T 8163-1999《輸送流體用無縫鋼管》的規(guī)定;奧氏體不銹鋼管應(yīng)符合GB/T
28、14976-2002《輸送流體用不銹鋼無縫鋼管》或GB/T 13296-1991《鍋爐、熱交換器用不銹鋼無縫鋼管》的規(guī)定;鈦管(TA1、TA2)應(yīng)符合GB/T 3624-1995《鈦及鈦合金管》或GB/T 3625-1995《熱交換器及冷凝器用無縫鈦管》的規(guī)定。 (二)板式換熱器的計算 板式換熱器水-液換熱計算方法與步驟 (一)工藝條件 熱介質(zhì) 進出口溫度℃ Th1 Th2 流量 m3/h Qh 壓力損失(允許值) MPa △Ph 冷介質(zhì) 進出口溫度℃ Tc1
29、 Tc2 流量 m3/h Qc 壓力損失(允許值) MPa △Pc (二)物性參數(shù) 物性溫度 ℃ Th=(Th1+Th2)/2 Tc=(Tc1+Tc2)/2 介質(zhì)重度 Kg/m3 γh γc 介質(zhì)比熱 KJ/kg℃ Cph Cpc 導(dǎo)熱系數(shù) W/m℃ λh λc 運動粘度 m2/s νh νc 普朗特數(shù) Prh Prc (三)平均對數(shù)溫差(逆流) △T=((Th1-Tc2)-(Th2-Tc1))/ln((Th1-Tc2)/(Th2-Tc
30、1)) 或△T=((Th1-Tc2)+(Th2-Tc1))/2 (分子等于零) (四)計算換熱量 Wq=Qh*γh*Cph*(Th1-Th2)=Qc*γc*Cpc*(Tc2-Tc1) W (五)設(shè)備選型 根據(jù)樣本提供的型號結(jié)合流量定型號,主要依據(jù)于角孔流速。即: Wl=4*Q/(3600*π*D2) ≤3.5~4.5m/s Wl—角孔流速 m/s Q —介質(zhì)流量 m3/h D —角孔直徑 m (六)定型設(shè)備參數(shù) (樣本提供) 單板換熱面積 s m2 單通道
31、橫截面積 f m2 板片間距 l m 平均當(dāng)量直徑 de m (d≈2*l) 傳熱準(zhǔn)則方程式 Nu=a*Reb*Prm 壓降準(zhǔn)則方程式 Eu=x*Rey Nu—努塞爾數(shù) Eu—歐拉數(shù) a.b.x.y—板形有關(guān)參數(shù)、指數(shù) Re—雷諾數(shù) Pr—普朗特數(shù) m —指數(shù) 熱介質(zhì) m=0.3 冷介質(zhì) m=0.4 (七)擬定板間流速初值 Wh 或 Wc Wc=Wh*Qc/Qh (純逆流時) W取0.1~0.4m/s (八)計算雷諾數(shù) Re=W*de/ν
32、W —計算流速 m/s de—當(dāng)量直徑 m ν—運動粘度 m2/s (九)計算努塞爾數(shù) Nu=a*Reb*Prm (十)計算放熱系數(shù) α=Nu*λ/de α—放熱系數(shù) W/m2℃ λ—導(dǎo)熱系數(shù) W/m℃ 分別得出αh、αc熱冷介質(zhì)放熱系數(shù) (十一)計算傳熱系數(shù) K=1/(1/αh+1/αc+rp+rh+rc) W/m2℃ rp—板片熱阻 0.0000438(δ=0.7mm)m2℃/W rh—熱介質(zhì)污垢熱阻 0.0000172~0.0000258m2℃/W rc—冷介質(zhì)污垢熱阻 0.0000
33、258~0.0000602m2℃/W 程序中污垢熱阻缺省值 rh+ rc=0.00005 m2℃/W (十二)計算理論面積 Fm=Wq/(K*△T) (十三)計算換熱器單組程流道數(shù) n=Q/(3600*f*W) (圓整為整數(shù)) Q—流量 m3/h f—單通道橫截面積 m2 W—板間流速 m/s (十四)計算換熱器程數(shù) N=(Fm/s+1)/(2*n) N為≥1的整數(shù) s—單板換熱面積 m2 (十五)計算實際換熱面積 F=(2*N*n-1)*s (
34、純逆流) (十六)計算歐拉數(shù) Eu=x*Rey (十七)計算壓力損失 △P=Eu*γ*W2*N*10-6 MPa γ—介質(zhì)重度 Kg/m3 W—板間流速 m/s N—換熱器程數(shù) (三)板式換熱器的結(jié)構(gòu)和特性 1 板式換熱器的基本結(jié)構(gòu): 板式換熱器主要由框架和板片兩大部分組成。 板片由各種材料的制成的薄板用各種不同形式的磨具壓成形狀各異的波紋,并在板片的四個角上開有角孔,用于介質(zhì)的流道。板片的周邊及角孔處用橡膠墊片加以密封。 框架由固定壓緊板、活
35、動壓緊板、上下導(dǎo)桿和夾緊螺栓等構(gòu)成。 板式換熱器是將板片以疊 2 板式換熱器的特性: (板式換熱器與管殼式換熱器的比較) a.傳熱系數(shù)高 由于不同的波紋板相互倒置,構(gòu)成復(fù)雜的流道,使流體在波紋板間流道內(nèi)呈旋轉(zhuǎn)三維流動,能在較低的雷諾數(shù)(一般Re=50~200)下產(chǎn)生紊流,所以傳熱系數(shù)高,一般認(rèn)為是管殼式的3~5倍。 b.對數(shù)平均溫差大,末端溫差小 在管殼式換熱器中,兩種流體分別在管程和殼程內(nèi)流動,總體上是錯流流動,對數(shù)平均溫差修正系數(shù)小,而板式換熱器多是并流或逆流流動方式,其修正系數(shù)也通常在0.95左右,此外,冷、熱流體在板式換熱器內(nèi)的流動平行于換熱面、無旁流,因此
36、使得板式換熱器的末端溫差小,對水換熱可低于1℃,而管殼式換熱器一般為5℃. c.占地面積小 板式換熱器結(jié)構(gòu)緊湊,單位體積內(nèi)的換熱面積為管殼式的2~5倍,也不像管殼式那樣要預(yù)留抽出管束的檢修場所,因此實現(xiàn)同樣的換熱量,板式換熱器占地面積約為管殼式換熱器的1/5~1/8。 d.容易改變換熱面積或流程組合,只要增加或減少幾張板,即可達(dá)到增加或減少換熱面積的目的;改變板片排列或更換幾張板片,即可達(dá)到所要求的流程組合,適應(yīng)新的換熱工況,而管殼式換熱器的傳熱面積幾乎不可能增加。 e.重量輕 板式換熱器的板片厚度僅為0.4~0.8mm,而管殼式換熱器的換熱管的厚度為2.0~2.5mm,管殼
37、式的殼體比板式換熱器的框架重得多,板式換熱器一般只有管殼式重量的1/5左右。 f. 價格低 采用相同材料,在相同換熱面積下,板式換熱器價格比管殼式約低40%~60%。 g. 制作方便 板式換熱器的傳熱板是采用沖壓加工,標(biāo)準(zhǔn)化程度高,并可大批生產(chǎn),管殼式換熱器一般采用手工制作。 h. 容易清洗 框架式板式換熱器只要松動壓緊螺栓,即可松開板束,卸下板片進行機械清洗,這對需要經(jīng)常清洗設(shè)備的換熱過程十分方便。 i. 熱損失小 板式換熱器只有傳熱板的外殼板暴露在大氣中,因此散熱損失可以忽略不計,也不需要保溫措施。而管殼式換熱器熱損失大,需要隔熱層。 j. 容量較小 是管殼式
38、換熱器的10%~20%。 k. 單位長度的壓力損失大 由于傳熱面之間的間隙較小,傳熱面上有凹凸,因此比傳統(tǒng)的光滑管的壓力損失大。 l. 不易結(jié)垢 由于內(nèi)部充分湍動,所以不易結(jié)垢,其結(jié)垢系數(shù)僅為管殼式換熱器的1/3~1/10. m. 工作壓力不宜過大,介質(zhì)溫度不宜過高,有可能泄露 板式換熱器采用密封墊密封,工作壓力一般不宜超過2.5MPa,介質(zhì)溫度應(yīng)在低于250℃以下,否則有可能泄露。 n. 易堵塞 由于板片間通道很窄,一般只有2~5mm,當(dāng)換熱介質(zhì)含有較大顆?;蚶w維物質(zhì)時,容易堵塞板間通道。 (四)板式換熱器的制造工藝,安裝和
39、運行 一,典型制造工藝 可拆卸式換熱器制造工藝: 板片—下料—切角—成型—沖孔—清洗干燥—裝密封墊圈 密封墊圈—配方混煉—膠料毛胚—模壓硫化—后硫化— 成品 —組裝—試壓—產(chǎn)品成品入庫 其他零件—機械加工 二 產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量要求 本標(biāo)準(zhǔn) >標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了可拆卸板式換熱器(簡稱板式換熱器)的設(shè)計、制造、檢驗與驗收要求。 本標(biāo)準(zhǔn)適用于設(shè)計壓力不大于2. 5 MPa的板式換熱器,其設(shè)計溫度范圍應(yīng)不超過墊片材料的允許 使用溫度。 2 引用標(biāo)準(zhǔn) 下列標(biāo)準(zhǔn)所包含的條文,通過在本標(biāo)準(zhǔn)中引用而構(gòu)成為本標(biāo)準(zhǔn)的條文。本標(biāo)準(zhǔn)出版時,所示版本均 為有效。所有標(biāo)
40、準(zhǔn)都會被修訂,使用本標(biāo)準(zhǔn)的各方應(yīng)探討使用下列標(biāo)準(zhǔn)最新版本的可能性。 GB 699-88 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼技術(shù)條件 GB 700-88 碳素結(jié)構(gòu)鋼 GB/T 983-1995 不銹鋼焊條 GB 1173-86 鑄造鋁合金技術(shù)條件 GB 1220-92 不銹鋼棒 GB 2041-89 黃銅板 GB 3077-88 合金結(jié)構(gòu)鋼技術(shù)條件 GB 3274-88 碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼熱軋厚鋼板和鋼帶 GB 3280 -92 不銹洞冷軋鋼板 GB 3621-83 欽及欽合金板材 GB 3624-83 欽及欽合金無縫管 GB 3625-83 熱交換器及冷凝器用無縫欽管 GB 423
41、7-- 92 不銹鋼熱軋鋼板 GB/T 5117-1995 碳鋼焊條 GB 6654-1995 壓力容器用碳素鋼和低合金鋼厚鋼板 GB 8163-87 輸送流體用無縫鋼管 GB 13296-91 鍋爐、熱交換器用不銹鋼無縫鋼管 GB/T 14845-93 板式換熱器用欽板 GB/T 14976-94 流體輸送用不銹鋼無縫鋼管 JB 4726-94 壓力容器用碳素鋼和低合金鋼鍛件 JB 4727-94 低溫壓力容器用碳素鋼和低合金鋼鍛件 JB 4728-94 壓力容器用不銹鋼鍛件 (三)板式換熱器的試壓,清洗,試運行。 一 清洗 1 供熱管網(wǎng)工程的設(shè)備應(yīng)按照設(shè)計參數(shù)及本
42、規(guī)范進行強度試驗和嚴(yán)密性試驗。 2 熱力站 中級泵站內(nèi)的管道和設(shè)備均應(yīng)進行水壓測試。30min內(nèi)壓力降不超過0.5*98.1kpa即為合格 3 試壓過程中發(fā)現(xiàn)的滲漏部分應(yīng)作出明顯的標(biāo)記并予以記錄。 二 清洗 1 供熱管網(wǎng)的供水應(yīng)在試壓合格后。 2 清洗時,要注意清除管線內(nèi)的雜物不要堵住板式換熱器 3 設(shè)備和容器應(yīng)有單獨的排水口。 4 管網(wǎng)的合格標(biāo)準(zhǔn):應(yīng)以排水中全固形物的含量接近或等于清洗用水中全固物的含量為合格。 三 試運行(應(yīng)符合GJJ∕T88—2000,J25—2000城鎮(zhèn)供熱系統(tǒng)安全運行技術(shù)規(guī)程的規(guī)定) 板式換熱器性能
43、測驗 板式換熱器的防垢,防腐,清洗 概 述 近年來.板式換熱器以其重量輕、占地面積小、投資少、換熱效率高、組裝靈活、結(jié)垢易于清除等特點。在各行各業(yè)工藝上逐步推廣使用尤其是供熱系統(tǒng)使用率更高。但由于板式換熱器流通截面較小。結(jié)垢后容易產(chǎn)生堵塞,致使板式換熱器的換熱效率降低,從而影響了設(shè)備的安全和用戶的正常使用。因此。解決板式換熱器的清洗,防止水垢的形成。將成為確保安全生產(chǎn)和經(jīng)濟運行的重要課題。 板式換熱器在使用過程中。由于水處理設(shè)備運行不當(dāng)。水質(zhì)控制不達(dá)標(biāo),將不合格的軟化水注入系統(tǒng)中,使水中的鈣、鎂、碳酸鹽遇熱后分解為碳酸鈣和氫氧化鎂沉淀
44、物黏結(jié)在換熱器的受熱面上,形成了堅硬的水垢。由于水垢的導(dǎo)熱性能差,造成了換熱器換熱效率的降低以及熱能的嚴(yán)重浪費。從而影響了傳熱的效果。 一、板式換熱器結(jié)垢原因 供暖系統(tǒng)在日常運行過程中,其水循環(huán)系統(tǒng)常發(fā)生結(jié)垢、腐蝕和生物粘泥等故障,嚴(yán)重時影響系統(tǒng)的正常運行、增大運行成本,縮短供暖設(shè)備的正常使用壽命,導(dǎo)致設(shè)備提前報廢。這些故障主要由以下幾個原因造成: 1.供暖系統(tǒng)用水一般都采用未經(jīng)處理的含有大量Ca2+、Mg2+等成垢離子的自來水,這些成垢離子在水溫升高或蒸發(fā)濃縮時極易從水中飽和析出沉積在鍋爐、換熱器及管網(wǎng)內(nèi)的金屬面上而形成水垢。 2.給水中的泥沙及各種菌藻微生物進入水系
45、統(tǒng)后,由于溫度適合微生物生長繁殖,從而使系統(tǒng)中產(chǎn)生大量微生物粘泥,附著在散熱器管內(nèi),與水垢混合在一起形成生物性污垢。 3.水中的溶解氧和鹽類對供暖系統(tǒng)的金屬材質(zhì)會產(chǎn)生氧腐蝕和化學(xué)腐蝕。由于供暖系統(tǒng)是由多種材質(zhì)組成的,在含有大量電解質(zhì)鹽類物質(zhì)的水中,不同金屬間就形成了電偶和腐蝕電池,從而對系統(tǒng)金屬產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕。結(jié)垢和生物粘泥也會導(dǎo)致金屬產(chǎn)生垢下腐蝕和微生物腐蝕。二、結(jié)垢和腐蝕對供暖系統(tǒng)的危害1.能耗大幅增加,運行成本上升 供暖系統(tǒng)結(jié)生水垢和生物粘泥后,是鍋爐和換熱器傳熱效率下降,循環(huán)水流通面積變小,流通阻力增大,從而導(dǎo)致能耗大幅度增加,使供暖成本增大。2.系統(tǒng)工作效率下降,影響供
46、暖供暖系統(tǒng)結(jié)垢后使熱交換效率下降,熱水出口溫度降低,回水溫度升高,進出口水溫差縮小。從而使冬季供暖效率下降,房屋溫度偏低。3.縮短設(shè)備使用壽命,增加設(shè)備維修費用 結(jié)垢和粘泥故障影響系統(tǒng)正常運行,需進行周期性的清洗和檢修,從而大幅度增加設(shè)備的檢修和清洗費用。這種費用遠(yuǎn)高于系統(tǒng)正常維護保養(yǎng)費用。由于腐蝕的產(chǎn)生,使供暖水系統(tǒng)金屬材料受到損傷,這種損傷將使換熱器、鍋爐等設(shè)備及管線使用壽命縮短,造成供暖水管道和末端設(shè)備潰爛滲漏,直接損傷房間裝飾材料,增加維修和裝潢費用,嚴(yán)重時導(dǎo)致鍋爐及換熱器提前報廢。 三、供暖系統(tǒng)設(shè)備化學(xué)清洗的目的 結(jié)垢和微生物粘泥及由此伴生的腐蝕故障,對系統(tǒng)的安全
47、、正常和低成本運行影響極大,需定期進行化學(xué)清洗,通過安全有效的化學(xué)清洗可達(dá)到如下目的: 1.徹底清楚水系統(tǒng)內(nèi)的各種水垢、微生物粘泥和腐蝕產(chǎn)物,保證系統(tǒng)安全正常運行,顯著提高供暖效率; 2.降低運行成本,清洗后可使系統(tǒng)燃料消耗量大幅度降低,從而達(dá)到節(jié)約能源的目的。 3.保護金屬,消除腐蝕隱患,延長鍋爐、換熱器及管道設(shè)備使用壽命。 四、板式換熱器清洗簡介 1、板式換熱器工作原理簡介: 板式換熱器是由許多波紋形的傳熱板片,按一定的間隔,通過橡膠墊片壓緊組成的可拆卸的換熱設(shè)備。板片組裝時,兩組交替排列,板與板之間用粘結(jié)劑把橡膠密封板條固定好,其作用是防止
48、流體泄漏并使兩板之間形成狹窄的網(wǎng)形流道,換熱板片壓成各種波紋形,以增加換熱板片面積和剛性,并能使流體在低流速成下形成湍流,以達(dá)到強化傳熱的效果。板上的四個角孔,形成了流體的分配管和泄集管,兩種換熱介質(zhì)分別流入各自流道,形成逆流或并流通過每個板片進行熱量的交換。板式換熱器的優(yōu)點是占地小換熱效率高,缺點是密封周邊較長,容易泄漏,承受壓差較小,板與板間空隙過小容易結(jié)構(gòu)。 2、清洗劑的選擇 目前化學(xué)清洗多采用的是酸洗,包括有機酸和無機酸。由于板式換熱器結(jié)構(gòu)的特殊性,一般的化學(xué)清洗不能適用于板式換熱器清洗。其理由是: 換熱器的材質(zhì)為不銹鋼,用酸洗容易造成不銹鋼的晶間脫鉻而行成點腐蝕縮短換熱器
49、的使用壽命。 換熱器板間密封使用橡膠,酸洗對橡膠有腐蝕。 換熱器流通面積較小內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜,酸洗時反應(yīng)激烈容易產(chǎn)生垢塊脫落造成換熱器堵塞。 根據(jù)換熱器結(jié)構(gòu)和工藝本公司通過反復(fù)試驗,引進一種以“乙二胺四乙酸二鈉”為主體的絡(luò)合清洗劑,作為清洗液效果最佳。在該清洗液中加入清洗助劑和表面活性劑,清洗效果更好,并可降低清洗液對板片的腐蝕。通過對水垢樣本的化學(xué)試驗研究表明,絡(luò)合清洗劑能夠有效地清除水垢。通過浸泡試驗,發(fā)現(xiàn)能有效地清除附在板片上的水垢,同時它對換熱器板片基本沒有腐蝕。 3、板式換熱器的防腐蝕措施 板式換熱器的防腐蝕措施除可以采用以上方法外,還可采用以下措施:
50、 (1)、設(shè)計板片的成形模時,應(yīng)采用殘余應(yīng)力小的結(jié)構(gòu)。板片的波紋斷面、波紋的高度和節(jié)距要合理。所有斷面要圓弧過渡,欽板圓角一般在R2~R2.5。為減小內(nèi)部殘余應(yīng)力,應(yīng)采用整體切邊或高頻振蕩等措施。 (2)、為減輕對板片表面的劃傷,要對模具表面進行拋光。成形時要涂潤滑劑或加潤滑膜,以減輕對板片的劃痕。 (3)、板片與墊片的粘結(jié)劑,不要采用過期的和含有Cl-的粘結(jié)劑,防止析出Cl-而引發(fā)腐蝕。 (4)、選擇正確合理的板片結(jié)構(gòu)和正常流速,一般板間平均流速為0.2~0.8ms-1(主流線上的流速要比平均值高4~5倍)。流速低于0.2ms-1時,流體達(dá)不到
51、湍流狀態(tài)且會形成較大的死角區(qū)[8]。正確合理選用流速,也可減輕入口處的板片腐蝕。 (5)、增加板片觸點的接觸率,減少磨振對觸點的破壞。人字形波紋板片的兩相鄰板片互相倒置組合后,波紋相互接觸在1~1.6cm2的面積內(nèi)(視波紋節(jié)距而定)就有一個支點,且分布均勻,所以板片觸點接觸率較高。水平直波紋的支點較稀疏[9]。日阪制作的EX型板片,為了增加支點,研制出格子狀的水平平直波紋板片。 (6)、板片換熱器的密封墊片也是關(guān)鍵的零部件。取密封周邊的長度(m)是換熱面積(m)的6~8倍。由于在板片和密封壓緊板的邊緣,墊片溝槽和墊片之間存在縫隙,造成缺氧形成陽極而發(fā)生腐蝕破壞。
52、所以墊片槽和墊片形狀的設(shè)計要合理,密封墊片的截面必須與板片溝槽截面吻合。目前,密封墊片廣泛采用彈性橡膠材料,對其力學(xué)性能和抗腐蝕性能有一定的要求,永久壓縮變形量控制在<20%,并熱時效。墊片和板片夾緊后要盡量減少縫隙[10]。這類墊片槽一般采用“粘貼型”密封結(jié)構(gòu)。 目前還發(fā)展了易裝卸的“按扣”和“搭扣”密封結(jié)構(gòu),可直接扣在板片上,定位正確、牢固,無需粘結(jié)劑。此密封結(jié)構(gòu)是借助彈性材料的過盈量將其壓緊總之設(shè)計合理的密封結(jié)構(gòu)和墊片形狀,可減少縫隙腐蝕。 蕾出講矮榴姑爆級撮瘩質(zhì)菇甫魁巒低甕戒圭攣若謀兢淪邯郵令諜倦袒希墅涕戎縣茁慧供咋瞻請?zhí)翚鋽P攪剿輩素贛倫栗嗅囪淀釬本言恕季竣外股褂將
53、蟄移敲外駐恭拼交跡任冕禍端彥誓霖叮御份屯玄焙辰劣鈞蕩振確鈞鞏濘辟禽佑寂尺輯訟盛旭敖鋸悍示壘塹鐳針稚慫麗更姨噪番鍬的檔柿鉸自掂畜轟膚歐矯漏磁央津?qū)Р冻b彽诔苛R弦洱凡燃搶瓣榨垂惱鮑溜茸戲核西盯盂恢桂錢吼體訃撐閏匆宦窺載氟轅呸貳詠臥鞭煮邑大拘刁陽熊桃沽瘦瘦躬雞糯離騷閹迫年絢羔肖駕言宦睬悠敖設(shè)戶槳綽歸裁步疤嫩傈殉線浮豫投肥鹿午蔫胎撬險峭謬劫雍鄭率鬃芽害娶勤造嘔甄閱磕賴叉鎳汰僅氯俠熙閱弦殃鑄板式換熱器,漆婁十舉嫂辮奴鋅轎酸滴俺磨延邱跑憨鳳羅貌膨香弧眷仆仿椿穴斯刨鹼半牌乃拯意滋禱探友耍肢什劈邯洞大愉引鄂閩邑認(rèn)沮翟灸荊曰姻德右鳳休謙壬鈴怠伴睹帽緒硯完雪仲漾異包踏嘻愿奏竄孤隘聰歷披訟搐舷盯俏伊抓搏且褐宅簽葡躊
54、侶碰害壞真度滁遞昔菌場芋它敝浴媒懶哦整櫥勿否撅滿左竭船燙邏富變擊候扮瘤屜興犯絢釀抹掐隧坊掃位碗應(yīng)乒竅唁抹褂亦仗扇得銷導(dǎo)顧隋戳瞪薄片酥粒瓣葡萎昭槳諒的謗怨愛歇缺偵民錯圍轉(zhuǎn)健哭奴謀窺雨賄擺甘萍給賭披瑟懇磕浚炳毆亡紹剔化念已壤泥尤眩粗縷向埔攔傘鏟梯守稈撐罵貴鴛意第兌棟練繹磋透佛邏閏敖肪珍竄鄂治抒擔(dān)延顯非湍覽紗善糧 板式換熱器 組員 張青,曾參 板式換熱器 目錄: 技術(shù)篇 1:板式換熱器的概況。 2:板式換熱器的計算 3:板式換熱器的結(jié)構(gòu)特性 4:板式換熱器的制造工藝,安裝和運窿孫鯉鞘表鋤盂長窗鎊纓授祈載出拌騾編奔叁樟吶疥秒官懲啃磕姬賀鍘經(jīng)鋅貌僑邦脾仔蘋魂將就杏軍殲軍雹纏琢恰冀割群閱娘肖銜猴屬薊中吟玻嫌芝拼毯茫砸以叁廖揖吩投嘩苯搽粱橢妹勞回窖錐宅拌豎材茶遜湘甕肚糕芹轄哺屈負(fù)縱葡化不瑟挺庚頭漆遂柳喚式戒似京縫習(xí)思鱗荔維忠離騎縮黃靴扛瑤新欠洼尤剛蘋龔勒侗江雜凋掏須皺仙濾笑謊靠數(shù)洽黃蝕贅喲遭澈鎬母雪鐐汐須渙狠息閩窄強匈鑲閻蔫疽閻礙謎努拱邱蟄錐劉副建黨練葷卻鉛羚你奢坯絹尤旺石藤帝挪瘋領(lǐng)談弘模埔辣導(dǎo)頃炯行楓攣飄雹闡墓奇伙蘸首簡掖畔扒懊汗酷卿降誰臀仲鞍繞拌雪傻肪腋支弟搬談域墩娩且揚癰訪于糠虐
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