板式换热器知识点

阿斯米 · 发表于 2024-4-24 14:14:29

马上注册，结交更多好友，享用更多功能，让你轻松玩转社区。

您需要登录才可以下载或查看，没有账号？立即注册

×

[color=var(--weui-FG-HALF)]

板式换热器结构及常用分类

板式换热器（Plate Type Heat Exchanger）是由一系列具有一定波纹形状的金属片叠装而成的一种高效换热器。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、应用广泛、使用寿命长等特点。在相同压力损失情况下，其传热系数比管式换热器高3-5倍，占地面积为管式换热器的三分之一，热回收率可高达90%以上。

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。

基本结构组成原理

可拆卸板式换热器是由许多冲压有波纹薄板按一定间隔，四周通过垫片密封，并用框架和压紧螺旋重叠压紧而成，板片和垫片的四个角孔形成了流体的分配管和汇集管，同时又合理地将冷热流体分开，使其分别在每块板片两侧的流道中流动，通过板片进行热交换。

板式换热器的优化设计计算，就是在已知温差比NTUE的条件下，合理地确定其型号、流程和传热面积，使NTUp等于NTUE。

基本分类

一般情况下，主要根据结构来区分板式换热器，也就是根据外形来区分，可分为四大类：①可拆卸板式换热器（又叫带密封垫片的板式换热器）、②焊接板式换热器、③螺旋板式换热器、④板卷式换热器（又叫蜂窝式换热器）。

其中，焊接板式换热器又分为：半焊接板式换热器、全焊接板式换热器、板壳式换热器、钎焊板式换热器。

常用的其它分类：

1、根据单位空间内的换热面积的多少，板式换热器属于紧凑式换热器，主要是与管壳式换热器进行比较，传统的管壳式换热器占地较大；

2、根据工艺用途，有不同的叫法：板式加热器、板式冷却器、板式冷凝器、板式预热器；

3、根据流程组合，分为单程板式换热器和多程板式换热器；

4、根据两种介质的流动方向，分为顺流（并流）板式换热器、逆流板式换热器、交叉流（横流）板式换热器；

5、按照流道的间隙大小，分为常规间隙板式换热器和宽间隙板式换热器；

6、还可按照波纹对板式换热器进行更详细的区分；

7、按照是否是成套产品，可分为单机板式换热器、板式换热器机组。

板式换热器选型设计的基本原则

板式换热器选用主要考虑参数为：换热器材质、工作压力、设计温度、介质特性、经济性等。在可比条件下，以同样的阻力损失来获得最高的传热系数也是衡量的一项主要标准。

板型选择

板片型式或波纹式应根据换热场合的实际需要而定。对流量大允许压降小的情况，应选用阻力小的板型，反之选用阻力大的板型。

根据流体压力和温度的情况，确定选择可拆卸式，还是钎焊式。

确定板型时不宜选择单板面积太小的板片，单板面积过小，则板片数目多，占地面积大，板间流速偏小，传热系数过低；反之，单板面积过大，则板片数目少，占地面积小，阻力降增大，难以保证适当的板间流速。对较大的换热器更应注意这个问题，因此一般单板面积可换角孔流速为6m/s左右考虑。

流程和流道的选择

流程指板式换热器内一种介质同一流动方向的一组并联流道，而流道指板式换热器内，相邻两板片组成的介质流动通道。一般情况下，将若干个流道按并联或串联的方式连接起来，以形成冷、热介质通道的不同组合。

流程组合形式应根据换热和流体阻力计算，在满足工艺条件要求下确定。两侧流体的流量大致相当时，应尽量按等程布置；当两侧流体的流量相差较大时，则流量小的一侧按多流程布置或采用不等截面通道的板式换热器。

另外，当某一介质的温升或温降幅度较大时，也可采用多流程。有相变发生的一侧一般均为单流程，且接口方式为上进下出。在多流程换热器中，一般对同一流体中各流程中应采用相同的流道数。换热器压降修正系数，单流程时取1.2~1.4,2~3流程取1.8~2.0,4~5流程取~2.6~2.8。

虽然板式换热器各板间流速不等，但在换热和流体阻力计算时，仍以平均流速进行计算。“U”形单流程的接管都固定在压紧板上，其拆装较为方便。

板间流速的选取

流体在板间的流速影响换热性能和压力降。尽量使换热系数小的一侧得到大的流速，并且尽量使两流体换热面两侧的换热系数相等或相近，得到较高的传热系数，从而得到最佳的传热效果。

流速高，传热系数高，阻力降也增大；反之，则相反，一般取板间流速为0.2-0.8m/s，且尽量使两种流体板间速度一致。流速小于0.2m/s时，流体达不到湍流状态，且会形式较大的死角区；流速过高会导致阻力降剧增，气体板间流速一般不大于10m/s。

流向的选取

单相换热时，逆流具有最大的平均温差，一般在板式换热器的设计中要尽可能把流体布置为逆流。两侧流体为等流程时，为逆流；当两侧流体为不等流程时，顺流与逆流交替出现，平均温差要小于纯逆流时。

压降校核

在板式换热器的设计选型时，一般对压降有一定的要求，所以应对其进行校核。如果校核压降超过允许压降，需重新进行设计选型计算，直到满足工艺要求为止。

关于传热系数和压降的计算，由各个厂家产品的性能曲线计算得到。性能曲线（准则关联式）一般来自于产品的性能测试。对于缺少性能测试的板型，也可通过参考尺寸法，根据板型的特性几何尺寸获得板型的准则关联式，国际上的一些通用软件均采用这种方法。

[color=var(--weui-LINK)]5月24-26日*常州*2024多功能车间的布置设计、精细化工总图布置设计、化工企业智能化建设及信息化培训班

其它注意事项

1、含有泥沙脏物的流体宜经过过滤后进入换热器。

2、温差较小侧流体的接口处流速不宜过大，应能满足压力降的要求。

板式换热器的16个优缺点

想用板式换热器，可以先来了解下它的优缺点，做到心中有数。

1.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Re=50~200）下产生紊流，所以传热系数高，其换热系数在3000～4500kcal/㎡·°C·h，一般认为比管壳式的高约3~5倍。

2.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℃。

3.占地面积小：板式换热器板片紧密排列，结构紧凑，单位体积内的换热面积为管壳式的2~5倍，也不像管壳式那样要预留抽出管束的检修场所，与板式换热器相比占地面积和占用空间较少，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1/5~1/8。

4.容易改变换热面积或流程组合：板式换热器板片为独立元件，可按要求随意增减流程，形式多样，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，可适用于各种不同的、工艺的要求。而管壳式换热器的传热面积几乎不可能增加。

5.重量轻：板式换热器的板片厚度仅为0.4~0.8mm，而管壳式换热器的换热管的厚度为2.0~2.5mm，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。

6. 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40%~60%。

7. 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。

8. 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。

9. 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。

10. 容量较小：约为管壳式换热器的10%~20%。

11. 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。

12. 不易结垢：由于内部充分湍流，所以不易结垢，结垢系数仅为管壳式换热器的1/3~1/10。

13. 工作压力不宜过大，可能发生泄露：板式换热器采用密封垫密封，介质温度应在低于250℃以下，否则有可能泄露。

14. 易堵塞：由于板片间通道很窄，一般只有2~5mm，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。