板式换热器

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1、板式换热器组员张青，曾参板式换热器目录:技术篇1:2：3：4:板式换热器的概况。 板式换热器的计算 板式换热器的结构特性 板式换热器的制造工艺,安装和运行。5：板式换热器性能测验6 :板式换热器的防垢，防腐 和清洗。（一）板式换热器的概况：一、板式换热器的发展现况：A1、概述：A最近几十年来板式换热器发展很快，主要表 现在以下几个方面。A板式换热器的种类越来越多，技术性能越来越好，应用范围越来越广。A板式换热器的种类：A从板式换热器的连接方式上看：从可拆式板式换热器发展到钎焊式板式换热器。从半焊接式、全焊接式发展到板壳式换热器。A从板片的形式上看：从对称型发展至归非对称型。A 从板片的流道上看

2、：从对称流道发展到宽窄流道、宽宽流道。A从板片波纹的深浅看：从波深为35mm的一般板发展到波深为22.5mm的浅密波纹板。A板式换热器的技术性能越来越好入 A工作温度从可拆式的260C发展到板壳式的1000C。 A工作压力从可拆式型的2.5MPa发展到板壳式的8.0MPa。A传热系数从2000W/m2k 发展至12000W/m2k。 A最大当量直径28mm。 A最大可拆式单板换热面积4.75m2。 A最大焊接式单板换热面积18m2。A 最小钎焊式单板换热面积0.006m2。 A最大可拆式单台换热面积2500m2。A 最大全焊式单台换热面积10000m2。 A最大接管尺寸500mm入二:板式换热

3、器的定义和基本参数:1、可拆式板式换热器入1、定义:可拆式板式换热器是将薄的金属板片（一般0.40.8mm） 冲压成为凸凹状，周边张贴合成橡胶类的密封垫片，每一枚传热板片为一个传热单元，必要 的传热板组合成传热部，高温流体或低温流体流过各传热板形成流路时进行热交换。通过上 下两根拉杆将传热部分固定在固定板（框架板）和可动板（游动板、挤压板）之间，并用长 的螺栓紧固。图 1-8 表示各部分的结果及名称。1 雄式：按热罟俎贺金舜医11导杆；N 左萤；3 国定压雄t榕嫌；4 拉転舞雄W石 * 令 W唏运舛匚G 4孔板X- iT 给宵号匕施片 ；8 ”港珀压按#入：r 二乞：-2.基本参数的确定单板计

4、算换热面积a在垫片内侧参与换热部分的板片展开面积，按下式计算：A a = pal A式中a单板计算换热面积，m2；入申一展开系数，板片展开面积与投影面积之比，按下式计算：入申=（尸1.151.3, 般 尸1.2）A式中f一波纹节距展开长度，mm；At 一波纹节距（见图1-9）, mm； Aal 一在垫片内侧参与换热部分的板片投影面积，m2。A注：若导流区与波纹区波纹节距相差较大时，应分别计算导流区与波纹区的换热面积， 两者相加。单板公称换热面积经圆整后的单板计算换热面积，一般圆整至小数点后二位。如单 板计算换热面积为0.346m2，圆整后的公称换热面积为0.35m2。板间距b板式换热器相邻两板

5、片间的平均距离，如图1-9所示。当量直径de四倍的板间通道截面积与其湿润周边之比。按下式计算：de =式中As通道截面积，m2；S参与传热的湿润周边长，m。 在一般情况下，常用下式计算当量直径De。de = - =2b式中b板间距，m；a板间的通道宽度，m。对于某些特殊结构的板式换热器，板片两侧的通道截面积并不相等(称为非对称型结构)， 这时两侧的当量直径应分别计算。换热器换热面积经圆整后的整台板式换热器中有效换热板片数(板片总数减少2)与 单板计算换热面积之积，按下式计算：A= a(Np-2)式中A换热面积，m2；Np板片总数。工作压力板式换热器在正常工作情况下，任何一侧可能出现的最高压力。

6、设计压力一一在相应的设计温度下，用以保证板式换热器正常工作的压力，该压力值不 得低于工作压力。液压试验压力一一液压试验中的试验压力，其值为设计压力的1.25倍。设计温度板式换热器在正常工作情况和相应的设计压力下，设定的元件温度，其值 不得低于元件表面在工作状态下可能达到的最高温度；对于0C以下工作的板式换热器，其 设计温度不得高于元件表面可能达到的最低温度。在任何情况下，元件表面的温度不得超过 元件材料的允许使用温度。图样和铭牌上标注的设计温度为垫片的设计温度。板片厚度在图样上标注的板材标准规格厚度。(11) 流道一一板式换热器内相邻板片组成的介质流动通道，常用N表示热流体侧的流道数； 用n表

7、示冷流体侧的流道数。(12) 流程板式换热器内介质向一个方向流动的一组流道。常用M、m分别表示热流体侧、 冷流体侧的流程数。(13) 流程组合板式换热器内流程与流道的配置方式，表示为：式中M1，M2,，Mi指从固定压紧板开始，热流体侧流道数相同的流程数；N1，N2， .，Ni指M1，M2,. , Mi流程中对应的流道数；ml, m2, . , mi一旨从固定压紧板开始，冷流体侧流道数相同的流程数；n1, n2, , ni指m1, m2, mi流程中对应的流道数。板式换热器有各种各样的流程组合。按程数分类，有多程和单程两种。按流体总的流动方向 分类，有顺流和逆流两种。应根据换热和流体压力降计算，

8、在满足工艺要求的前提下确定流 程组合。图1-10表示“Z”形和“U”形组合，均属单流程，两种流体可以纯逆流或纯顺流进行 换热，一般采用纯逆流方式。两种方式的板间流速分布见图1-11，从图1-11可见，板式换 热器各板间流速是不相等的，但在设计时，仍以平均流速进行计算。由于“ U”形流程组合的 接管都在固定压紧板上，拆装方便，颇受用户欢迎。图1-12表示混合的流程组合形式。该 图中表示热流体侧4流道x2流程，冷流体侧2流道x4流程。(角孔一与接管相连接板片的开口。角孔大小一般按流体流速m/s设计。但对于冷凝器的 板片，若采用普通板片，其开口太小，将会使气侧压力降增大，故专门用于冷凝的板片的角 孔

9、特别大。3可拆式板式换热器吧型号及表示方法框架结构形式代号垫片材料代号 换热器换热面积，m2 设计压力，MPa单板公称换热面积，m2 板片波纹形式代号板式换热器代号(B、BL或BZ) 注：框架结构形式为1时，框架结构形式代号可省略。B板式冷换热器代号;BL板式冷凝器代号；BZ板式蒸发器代号。示例1：波纹形式为人字形，单板公称换热面积为0.3 m2，设计压力为1.6MPa，换热面积为15 m2，用 丁腈垫片密封的双支撑框架结构的板式换热器，其型号表示为：BR0.3-1.6-15-N-I 或 BR0.3-1.6-15-N4、板片板片材料板片所用材料必须考虑换热器的使用条件(如：设计温度、设计压力、

10、介质特性和操作特点 等)和材料的焊接性能，加工性能及经济合理性。一般使用316 (0Cr17Ni12Mo2)或316L(00Cr17Ni14Mo2)。当介质中氯离子含量超过板片厚度8 GB16409-1996规定板片厚度应不小于0.5mm,即80.5mm，钎焊板片厚度80.4mm。国 外板片厚度8 = 0.4mm。 板片厚度8与承压能力的大小有关，与板式换热器的制造成本有关，8越大，制造成本 越高。但与腐蚀性能无关，从承压能力看，人字形波纹板片的两相邻板片互相倒置组合后， 波纹相互接触，在约116cm2面积内(视波纹节距而定)就有一个支点，且分布均匀，所 以有很好的承受压力差的能力。随着板片网

11、状导流等特殊结构的采用，随着板片角孔和二道 密封承压薄弱区域结构形式的改变，板片的承压能力不断提高，故国外板片的厚度降低到 0.4mm。 板片厚度8与板式换热器传热系数的关系。由于板片厚度8与板片的热阻有关，8越大，热阻越大，传热系数也随之降低。从有关分析 可知，对于对称型板式换热器，当8降低0.1mm,传热系数约增加600w/(m2K);对于非对称 型板式换热器，当8降低0.1mm,传热系数约增加500w/(m2K)。硬板(H板)、软板(L板)和热混合板H板的人字角090，一般为120130，人字角0大，换热效率高，流体阻力大。L板的人 字角0V90。，人字角0小，换热效率,流体阻力都低一些

12、。热混合板有HH、HL和LL三种类型。5、垫片：密封垫片是板式换热器的一个关键的部件。板式换热器的工作温度实质上就是垫片能承受的 温度，板式换热器的工作压力也受垫片制约。据分析，密封周边的长度(m)是换热面积(m2) 的68倍，(例如：某一单板换热器的面积为0.5m2的板片，密封垫片展开长度约为4m)。 板片很薄、刚性差，只能采用弹性材料制造密封垫片，而它们能承受的温度都不高。在垫片角孔一道密封与二道密封之间设有1020mm长、深S3/2通向大气的泄漏信号槽(S3 垫片名义厚度mm,见图1-27)。垫片应有得证密封的压缩量，压缩量应保证槽不变形。6、框架框架由紧固板群的压紧板，活动压紧板，紧固

13、螺栓、导杆、支柱和基础等组合而成。固定板、 可动板、紧固螺栓、螺母等为承压部分，当在压紧板(有时包括活动压紧板)上设置了便于 流体出入的接管时，承压更大，对材料提出了更高的要求。压紧板要有足够的刚性。单板公称换热面积0.1m2以上的板式换热器，在活动压紧板和中间隔板上宜设有滚动机 构。7、换热器的性能评价一温度效率板式换热器的流动方式(见图1-28)按流动方式分类，可分为顺流、逆流和错流三种方式。顺流型表示高温流体和低温流体朝一 个方向平行流动，当二流体流动方向相反时则为逆流。错流型是二流体在交叉流动过程中进 行换热，图1-29表示了错流的三种形式： 表示流体二方混合； 表示流体的一方混合；

14、表示二方都不混合。温度效率板式换热器的性能评价指标 =指的是高温侧流体从th1降低至th2的状态与从th1降低至tc1的理想状态的比。若已知温 度效率,则能根据下式求出高温侧流体的出口温度th2。th2 = th1- (thl-tc1)同时计算出换热量qq = Ch(th1- th2) = Ch(thl-tc1)式中Ch 高温侧流体的热容量，W/K；th1、th2 高温侧流体入口、出口温度，C；tc1 低温侧流体入口温度，C；若已知二流体的热容量(Cc和Ch),传热系数K (W/ (m2K),传热面积A (m2)，则能 求出不同流动方式下的温度效率。 顺流的温度效率 = 1exp- (1+R)

15、 NTUJ/I+R 逆流的温度效率 = 1exp- (1+R) NTU1Rexp(1R) NTU 错流的温度效率(两流体混合时) =/!exp (NTU) +1exp (R*NTU)1NTU式中R 热容量比，Ch/Cc；NTU 传热单元数，KA/ Ch；Cc 低温侧热容量，W/K。温度效率不同流动方式换热器的性能比较指标表示实际换热量与理想换热器最大换热量之比。图1-30表示不同流动方式的有效度。图 中表示的是热容量比R=1时的的比较，从该图可知，错流的性能居于逆流和顺流之间， 两种流体不混合时的性能接近逆流，之后的顺序是一种流体混合，两种流体都混合的性能则 接近顺流。8、板式换热器的NTU（l）NTUP表示板式换热器性能的传热单元数，定义式如下：