板式換熱器的應用、構造及特點

板式換熱器早期主要 應用在食品加工⑶、牛奶和啤酒滅菌［41等行業，現在已被廣泛用到醫藥⑸、 糖提純⑹、制冷與暖通⑺、柱加工〔8】、余熱回收⑼、動力及石油化工等工業領域。

四角各開有一孔，板片四周以及孔的周圍壓有密封墊片槽，并根據需要 在孔的周槽中放置墊片，起到允許流體或阻止流體進入板面之間通道的 作用。將數個板片按照換熱要求依次排列在支架上，并用固定壓緊板和 活動壓緊板由壓緊螺桿壓緊，在相鄰的板片間就形成了流體通道，借助 板片四角的孔口與墊片兩側的通道進行傳熱。板片的數目可根據需要進 行增減。除了換熱面的金屬板片，板式換熱器還包括密封墊圈、壓緊裝置 等附屬構件•密封墊圈的作用是防止流體的外漏和兩流體之間內漏，它 安裝于密封槽中，運行中承受壓力和溫度，而且受工作介質的侵蝕，因 此其性能對于板式換熱器的承溫承壓和使用壽命有決定性作用；壓緊裝 置包括固定與活動的壓緊板及壓緊螺栓，其作用是將墊圈壓緊，產生足 夠密封力，使得換熱器在工作時不發生泄漏。

圖1.2板式換熱器的換熱板片

板片作為板式換熱器的關鍵元件，如圖1.2所示，其結構設計合理與 否將直接影響到板片的傳熱性能、阻力性能以及整體的承壓能力。目前 已存在百余種核心結構，其主要波紋形式有：人字形波紋（包括橫向人字 形波紋和縱向人字形波紋）、水平波紋、豎直波紋、斜波紋等。我國生產 的板式換熱器的板片結構形式，絕大多數是以人字形波紋為主，屬于典 型的網狀流動板形結構，其特點是在板間構成的流體通道中，錯列地布 滿了節點。流體在這些節點間環繞流動，形成螺旋形的前進軌道，從而產 生強烈的擾動。如果加大流體的擾動程度，可以減少層流底層的厚度， 有效提高無相變的對流換熱系數，從而達到增大傳熱系數的目的。實驗 證明：對于水介質，當雷諾數&e = 20〜200時，流體即進入湍流狀態， 已具有很高的傳熱系數。為此，在板片上均勻、錯落地布置節點，并適 當減小間距，除了可以大大加強板片的整體剛度，還可以承受較大的壓 差雄

板式換熱器與其它類型的換熱器相比有許多優點，主要有以下方面 冋：

1、 由于冷、熱流體在傳熱板狹窄的間隔內流動，不產生短路，壓力 損失全部用于有效流動上，因而與管殼式相比在同樣壓差下具有較高的傳 熱效率；

2、 板式換熱器在同樣的熱荷載與材質條件下，要比其他換熱器的價格 便宜。有時甚至在相同熱荷載條件下，不銹鋼的板式換熱器比炭鋼的其它 換熱器更便宜；

3、 可以靈活適應生產中熱負荷變化的需要，因為傳熱板片可以隨時增 加或減少；

4、 占地面積小，板式換熱器結構緊湊，單位體積內的換熱面積為管殼 式換熱器的2〜5倍，并且不需其他額外的維修場地；

5、 可實現完全或接近于理想的逆流換熱，因而有效傳熱溫差比較大；

6、 板式換熱器可以方便地在同一個換熱器完成兩種以上流體之間的換 熱；

7、 由于傳熱系數高，所以傳熱溫差可以選用得很低，因此很適合于低 位能熱量的回收，一般來說在經濟有利的條件下，管殼式的熱回收率通常 只能達到50%,而板式換熱器可以高至90%；

8、 一方面由于板式換熱器可拆開清洗，另一方面由于波形通道內湍流 劇烈，相同條件下其結垢系數要比管殼式小一個級次(1-6X10-⁶ K-m²/W)；

9、 由于流體通道一板間隔距離很小(2〜10mm),因此對于高粘度物料 也可起到傳熱強化作用；

10、 其主要部件一傳熱板片是由金屬薄板冷壓而成，可以不需其他焊 接等熱加工，因此許多熱加工性能不好的材料也可用來制造板式換熱器。

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