板式热交换器-整理

板式热交换 1.1. 介绍和原理介绍和原理 板式热交换器是大型空调系统排风能量回收、高温烟气余热回收 和计算机 CPU 散热的重要装置。结构具有真空充液封头和芯体， 真空充液封头设在真空充液通道两侧，其中一侧真空充液封头设 有接管，芯体由真空充液通道和若干个板翅通道间隔叠置而构成。 真空充液通道上下设有隔板， 两侧设有封条， 通道内可设置翅片。 板翅通道上下设有隔板，两侧设有封条，通道内设有翅片。每个 板翅通道由一封条分隔成并列的两个热介质通道和冷介质通道。 组装后整体呈水平倾斜布置或垂直布置。它是由冲压成形的凹凸 不锈钢板组成。两相临板片之间的凹凸纹路成 180 度相对组合， 因此板式热交换器两板片之间的凹凸脊线形成了交错的接触点， 将接触点以真空焊接方式结合后，就形成了板式热交换器的耐高 压交错流通结构，这些交错的流通结构使得板式热交换器内的冷 热流体产生强烈紊流而达到高换热效果。板式热交换器是由一组 波纹金属板组成，板上有四个角孔，供传热的两种液体通过。金 属板片安装在一个侧面有固定板和活动压紧板的框架内，并用夹 紧螺栓夹紧。板片上装有密封垫片，将流体通道密封，并且引导 流体交替地流至各自的流道内，形成热交换。流体的流量，物理 性质，压力降和温度差决定了板片的数量和尺寸。波纹板不仅提 高了湍流程度， 并且形成许多支承点， 足以承受介质间的压力差。 2.2.板式换热器的特点板式换热器的特点 （主要是板式换热器与管壳式换热器的比较）（主要是板式换热器与管壳式换热器的比较） 优点 a.传热系数高由于不同的波纹板相互倒置， 构成复杂的流道，使流 体在波纹板间流道内呈旋转三维流动，能在较低的雷诺数（一般 Re50200）下产生紊流， 所以传热系数高， 一般认为是管壳式的 35 倍。 b.对数平均温差大，末端温差小在管壳式换热器中，两种流体分别 在管程和壳程内流动， 总体上是错流流动， 对数平均温差修正系数小， 而板式换热器多是并流或逆流流动方式，其修正系数也通常在 0.95 左右，此外，冷、热流体在板式换热器内的流动平行于换热面、无旁 流，因此使得板式换热器的末端温差小，对水换热可低于1℃，而管 壳式换热器一般为 5℃. c.占地面积小板式换热器结构紧凑， 单位体积内的换热面积为管壳 式的 25 倍，也不像管壳式那样要预留抽出管束的检修场所， 因此实 现同样的换热量，板式换热器占地面积约为管壳式换热器的 1/51/10。 d.容易改变换热面积或流程组合， 只要增加或减少几张板， 即可达到 增加或减少换热面积的目的； 改变板片排列或更换几张板片， 即可达 到所要求的流程组合，适应新的换热工况，而管壳式换热器的传热面 积几乎不可能增加。 e.重量轻板式换热器的板片厚度仅为 0.40.8mm，而管壳式换热器 的换热管的厚度为 2.02.5mm，管壳式的壳体比板式换热器的框架重 得多，板式换热器一般只有管壳式重量的1/5 左右。 f.价格低采用相同材料，在相同换热面积下，板式换热器价格比管 壳式约低 4060。 g.制作方便板式换热器的传热板是采用冲压加工，标准化程度高， 并可大批生产，管壳式换热器一般采用手工制作。 h.容易清洗框架式板式换热器只要松动压紧螺栓，即可松开板束， 卸下板片进行机械清洗，这对需要经常清洗设备的换热过程十分方 便。 i.热损失小板式换热器只有传热板的外壳板暴露在大气中， 因此散 热损失可以忽略不计， 也不需要保温措施。 而管壳式换热器热损失大， 需要隔热层。 j.容量较小是管壳式换热器的 1020。 k.单位长度的压力损失大由于传热面之间的间隙较小， 传热面上有 凹凸，因此比传统的光滑管的压力损失大。 l.不易结垢由于内部充分湍动，所以不易结垢，其结垢系数仅为管 壳式换热器的 1/31/10. 缺点 a. 易堵塞由于板片间通道很窄， 一般只有 25mm，当换热介质含有 较大颗粒或纤维物质时，容易堵塞板间通道。 b. 密封性较差，易漏泄。需常更换垫圈，较麻烦。 c. 使用压力受一定限制，一般不超过 1MPa d. 使用温度受垫圈材料耐温性能的限制。 e. 流道小，不适宜于气一气换热或蒸汽冷凝。 f. 易堵塞，不适用于含悬浮物的流体。 g. 流阻较管壳式为大。 3.3.板式应用场合板式应用场合 a.制冷用作冷凝器和蒸发器。 b.暖通空调 配合锅炉使用的中间换热器、 高层建筑中间换热器等。 c.化学工业 纯碱工业， 合成氨， 酒精发酵， 树脂合成冷却等。 d.冶金工业铝酸盐母液加热或冷却，炼钢工艺冷却等。 e.机械工业各种淬火液冷却，减速器润滑油冷却等。 f.电力工业高压变压器油冷却，发电机轴承油冷却等。 g.造纸工业漂白工艺热回收，加热洗浆液等。 h.纺织工业粘胶丝碱水溶液冷却，沸腾硝化纤维冷却等。 i.食品工业果汁灭菌冷却，动植物油加热冷却等。 j.油脂工艺皂基常压干燥，加热或冷却各种工艺用液。 k.集中供热热电厂废热区域供暖，加热洗澡用水。 l.其他石油、医药、船舶、海水淡化、地热利用。 4.4. 板式换热器的整体结构板式换热器的整体结构 板式换热器是由冲压成形的凹凸不锈钢板组成， 通常用模具将不锈钢， 工业纯钛等材料的薄板进行压制成槽型或波纹型， 由此增加冷热流体 的接触面积，同时增大板片的刚度, 防止板片受压变形。每个板片的 四角各开有一孔，作为介质的通道口，板片四周以及孔的周围压有密 封垫片槽, 并根据需要在孔的周槽中放置有垫片, 起到允许流体或 阻止流体进入板面之间通道的作用。 基础结构是将数个板片按照换热 要求依次排列在支架上, 并用固定压紧板和活动压紧板由压紧螺杆 压紧, 在相邻的板片间就形成了流体通道, 借助板片四角的孔口与 垫片两侧的通道进行传热。板片的数目可根据需要增减。 换热板片的结构及其功效 板式换热器板片是专门用于板式换热器中用来隔离介质和进行热交 换的板片，是板式换热器的重要组成部分。它的主要材质有不锈钢， 钛及钛钯，合金等。换热板片的波纹形式有人字形波纹水平波纹， 竖直波纹，斜波纹等。我国生产的板式换热器的板片结构形式, 绝大 多数是以人字形波纹为主, 人字形波纹属于典型的网状流动板型结 构, 包括横向人字形波纹和纵向人字形波纹。 其特点是在板间构成的 流体通道中, 错列地布满了触点, 流体在这些触点间环绕流动形成 螺旋形的前进轨道, 从而产生强烈的扰动，增强了流体的湍流程度。 横向人字形波纹板片具有流体顺畅, 流动阻力很小, 压力降低等特 点。 但其换热系数也要比纵向人字形波纹的板片稍低一些, 因此比 较适用于低流速、 高粘度、 流量比较大的场合。 食品工业中用于制盐， 乳品，酱油，醋的杀菌、冷却，动植物油加热、冷却，啤酒生产中啤 酒、麦芽汁的加热冷却，制糖，明胶浓缩，杀菌、冷却，制造谷氨酸 钠等的换热版类型多此类型。 板式换热器的密封结构 在板式换热器设计中， 板片的整体结构与密封强度有十分密切的关系， 合理的密封结构设计不仅能够提高板片的刚度， 提高板式换热器的耐 压性能，也能保证良好的密封性。密封结构是由板片的密封槽和密封 垫片构成的。密封槽的形状确定了密封垫片在密封槽内的位置