板式换热器知识讲解及换热计算

板式换热器是由一系列具有一定波纹形状的金属片叠装而成的一种新型高效换热器。各种板片之间形成薄矩形通道，通过板片进行热量交换。板式换热器是液—液、液—汽进行热交换的理想设备。它具有换热效率高、热损失小、结构紧凑轻巧、占地面积小、安装清洗方便、应用广泛、使用寿命长等特点。本期我们就一起来了解下板式换热器的相关知识。


一、板式换热器结构      板式换热器的型式主要有框架式（可拆卸式）和钎焊式两大类，板片形式主要有人字形波纹板、水平平直波纹板和瘤形板片三种。
主要结构：（1）板式换热器板片和板式换热器密封垫片（2）固定压紧板（3）活动压紧板（4）夹紧螺栓（5）上导杆（6）下导杆（7）后立柱
      板式换热器由一组板片叠放成具有通道型式的板片包。两端分别配置带有接管的端底板。整机由真空钎焊而成。相邻的通道分别流动两种介质。相邻通道之间的板片压制成波纹。型式，以强化两种介质的热交换。在制冷用钎焊式板式换热器中，水流道总是比制冷剂流道多一个。

图示为单边流，有些换热器做成对角流，即：Q1和Q3容纳一种介质，而Q2和Q4容纳另一种介质。


      所有都是螺杆和螺栓结构，便于现场拆卸和修复。
二、板式换热器运行原理      板式换热器是由带一定波纹形状的金属板片叠装而成的新型高效换热器,构造包括垫片、压紧板（活动端板、固定端板）和框架（上、下导杆，前支柱）组成，板片之间由密封垫片进行密封并导流,分隔出冷/热两个流体通道,冷/热换热介质分别在各自通道流过,与相隔的板片进行热量交换，以达到用户所需温度。      每块板片四角都有开孔，组装成板束后形成流体的分配管和汇集管，冷/热介质热量交换后，从各自的汇集管回流后循环利用。


换热原理：间壁式传热。
     单流程结构：只有2块板片不传热－头尾板。


      双流程结构：每一个流程有3块板片不传热。


三、板片和流道      通常有二种波纹的板片 (L 小角度和 H大角度)，这样就有三种不同的流道(L, M 和 H)，如下所示：




在这三种流道中选择，并根据特殊的工况定身量做和选型。
理论上，一台换热器可以混用不同类型的流道，如H型之后是M型。
但对于有相变的情况，这会导致第一个H流道和最后一个M流道之间介质的分配失调，因此，在各类制冷用BPHE中不予采用。



板片波纹的主要作用：      使得流体紊流，强化传热相邻板片的波纹形成接触抗点，提高耐压性能。



平行流与对角流：



平行流的优势：      一块板片 & 一条密封垫，同一的板片在板片组里，旋转180º可以用于二边通道备件损耗小。完全满足对角流所有的功能，较高的设计压力或使用较薄的板片没有交叉出管口。

9月22-24日【苏州】2023化工设备的选型及设计计算与化工工艺系统设施的设计、选用培训班四、板式换热器工艺计算      板式换热器的两相的流量、温度、传热系数等参数关系都是可以根据相关公式计算的。参考《化工工艺设计手册》（第四版 上册）， 第15章-7 板式换热器，综合总结文中的计算逻辑和公式，结合流体及换热的参考图表，使用Excel编辑了《板式换热器设计计算书》。4.1  输入冷侧物料名称、进出温度、流量等参数，输入热侧物料名称、进出口温度等参数；再根据冷热侧物料定性温度（t=(t1+t2)/2）查询物性表，填入密度、粘度、比热及热导率等各项参数。计算书会自动计算对数平均温差Δtlm、传热量、热侧流量及换热器功率等关键数据。



4.2 取板式式换热器总传热系数表范围的中间值，先试算该换热器的换热面积和波纹板板数等，核算总传热系数是否满足设计要求，如低于之前选取总传热系数，需再次降低总传热系数值重新核算换热面积和总传热系数，直至满是设计要求。再计算每道板的压力降，直至满足设计要求。

4.3 根据上述所有计算及流道数、程数等，填写换热器选型参数表（含设计文档、设计压力、功率等）。

      计算文档内含有详细的计算公式和参考图表。五、板式换热器在暖通领域的应用   区域供热系统





热电联产系统



地热水供暖系统



即热式生活热水系统



半即热式生活热水系统


游泳池恒温保持系统


太阳能热水系统


供冷空调系统



冷却塔水冷却凝结水



海水、河水、或井水冷却凝结水


热回收系统

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