板式熱交換器原理

1、板式熱交換器原理 板式換熱器是由一系列具有一定波紋形狀的金屬片疊裝而成的一種新型高效換熱器。各種板片之間形成薄矩形通道，通過(guò)半片進(jìn)行熱量交換。它與常規(guī)的管殼式換熱器相比，在相同的流動(dòng)阻力和泵功率消耗情況下，其傳熱系數(shù)要高出很多，在適用的范圍內(nèi)有取代管殼式換熱器的趨勢(shì)。 板式換熱器的型式主要有框架式（可拆卸式）和釬焊式兩大類(lèi)，板片形式主要有人字形波紋板、水平平直波紋板和瘤形板片三種。 1.1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(gè)角上開(kāi)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

2、封。 框架由固定壓緊板、活動(dòng)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加的形式裝在固定壓緊板、活動(dòng)壓緊板中間，然后用夾緊螺栓夾緊而成。 1.2板式換熱器的特點(diǎn)（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(dòng)，能在較低的雷諾數(shù)（一般Re=50200）下產(chǎn)生紊流，所以傳熱系數(shù)高，一般認(rèn)為是管殼式的35倍。 b.對(duì)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(dòng)，總體上是錯(cuò)流流動(dòng)，對(duì)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(dòng)方式，其修正系數(shù)也通常在0.95左右，此外，

3、冷、熱流體在板式換熱器內(nèi)的流動(dòng)平行于換熱面、無(wú)旁流，因此使得板式換熱器的末端溫差小，對(duì)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25倍，也不像管殼式那樣要預(yù)留抽出管束的檢修場(chǎng)所，因此實(shí)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1/51/10。 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0.40.8mm，而管殼式換熱器的換熱管的

4、厚度為2.02.5mm，管殼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(jià)格低 采用相同材料，在相同換熱面積下，板式換熱器價(jià)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(dòng)壓緊螺栓，即可松開(kāi)板束，卸下板片進(jìn)行機(jī)械清洗，這對(duì)需要經(jīng)常清洗設(shè)備的換熱過(guò)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(jì)，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 是管殼式換熱

5、器的10%20%。 k. 單位長(zhǎng)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(dòng)，所以不易結(jié)垢，其結(jié)垢系數(shù)僅為管殼式換熱器的1/31/10. m. 工作壓力不宜過(guò)大，介質(zhì)溫度不宜過(guò)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(guò)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25mm，當(dāng)換熱介質(zhì)含有較大顆?；蚶w維物質(zhì)時(shí)，容易堵塞板間通道。 1.4板式換熱器的應(yīng)用場(chǎng)合 a. 制冷：用作冷凝器和蒸發(fā)器。 b. 暖通空調(diào)：配合鍋爐使用的中間換熱器、高層建筑中

6、間換熱器等。 c. 化學(xué)工業(yè)：純堿工業(yè)，合成氨，酒精發(fā)酵，樹(shù)脂合成冷卻等。 d. 冶金工業(yè)：鋁酸鹽母液加熱或冷卻，煉鋼工藝?yán)鋮s等。 e. 機(jī)械工業(yè)：各種淬火液冷卻，減速器潤(rùn)滑油冷卻等。 f. 電力工業(yè)：高壓變壓器油冷卻，發(fā)電機(jī)軸承油冷卻等。 g. 造紙工業(yè)：漂白工藝熱回收，加熱洗漿液等。 h. 紡織工業(yè)：粘膠絲堿水溶液冷卻，沸騰硝化纖維冷卻等。 i. 食品工業(yè)：果汁滅菌冷卻，動(dòng)植物油加熱冷卻等。 j. 油脂工藝：皂基常壓干燥，加熱或冷卻各種工藝用液。 k. 集中供熱：熱電廠廢熱區(qū)域供暖，加熱洗澡用水。 l. 其他：石油、醫(yī)藥、船舶、海水淡化、地?zé)崂谩?1.5板式換熱器選型時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題 1.

7、5.1 板型選擇 板片型式或波紋式應(yīng)根據(jù)換熱場(chǎng)合的實(shí)際需要而定。對(duì)流量大允許壓降小的情況，應(yīng)選用阻力小的板型，反之選用阻力大的板型。根據(jù)流體壓力和溫度的情況，確定選擇可拆卸式，還是釬焊式。確定板型時(shí)不宜選擇單板面積太小的板片，以免板片數(shù)量過(guò)多，板間流速偏小，傳熱系數(shù)過(guò)低，對(duì)較大的換熱器更應(yīng)注意這個(gè)問(wèn)題。 1.5.2 流程和流道的選擇 流程指板式換熱器內(nèi)一種介質(zhì)同一流動(dòng)方向的一組并聯(lián)流道，而流道指板式換熱器內(nèi)，相鄰兩板片組成的介質(zhì)流動(dòng)通道。一般情況下，將若干個(gè)流道按并聯(lián)或串聯(lián)的費(fèi)那個(gè)是連接起來(lái)，以形成冷、熱介質(zhì)通道的不同組合。 流程組合形式應(yīng)根據(jù)換熱和流體阻力計(jì)算，在滿(mǎn)足工藝條件要求下確定。盡量使冷、熱水流道內(nèi)的對(duì)流換熱系數(shù)相等或接近，從而得到最佳的傳熱效果。因?yàn)樵趥鳠岜砻鎯蓚?cè)對(duì)流換熱系數(shù)相等或接近時(shí)傳熱系數(shù)獲得較大值。雖然板式換熱器各板間流速不等，但在換熱和流體阻力計(jì)算時(shí)，仍以平均流速進(jìn)行計(jì)算。由于U