板式换热器的应用、构造及特点

板式换热器早期主要 应用在食品加工⑶、牛奶和啤酒灭菌［41等行业，现在已被广泛用到医药⑸、 糖提纯⑹、制冷与暖通⑺、柱加工〔8】、余热回收⑼、动力及石油化工等工业领域。

四角各开有一孔，板片四周以及孔的周围压有密封垫片槽，并根据需要 在孔的周槽中放置垫片，起到允许流体或阻止流体进入板面之间通道的 作用。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进 行增减。除了换热面的金属板片，板式换热器还包括密封垫圈、压紧装置 等附属构件•密封垫圈的作用是防止流体的外漏和两流体之间内漏，它 安装于密封槽中，运行中承受压力和温度，而且受工作介质的侵蚀，因 此其性能对于板式换热器的承温承压和使用寿命有决定性作用；压紧装 置包括固定与活动的压紧板及压紧螺栓，其作用是将垫圈压紧，产生足 够密封力，使得换热器在工作时不发生泄漏。

图1.2板式换热器的换热板片

板片作为板式换热器的关键元件，如图1.2所示，其结构设计合理与 否将直接影响到板片的传热性能、阻力性能以及整体的承压能力。目前 已存在百余种核心结构，其主要波纹形式有：人字形波纹（包括横向人字 形波纹和纵向人字形波纹）、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，属于典 型的网状流动板形结构，其特点是在板间构成的流体通道中，错列地布 满了节点。流体在这些节点间环绕流动，形成螺旋形的前进轨道，从而产 生强烈的扰动。如果加大流体的扰动程度，可以减少层流底层的厚度， 有效提高无相变的对流换热系数，从而达到增大传热系数的目的。实验 证明：对于水介质，当雷诺数&e = 20〜200时，流体即进入湍流状态， 已具有很高的传热系数。为此，在板片上均匀、错落地布置节点，并适 当减小间距，除了可以大大加强板片的整体刚度，还可以承受较大的压 差雄

板式换热器与其它类型的换热器相比有许多优点，主要有以下方面 冋：

1、 由于冷、热流体在传热板狭窄的间隔内流动，不产生短路，压力 损失全部用于有效流动上，因而与管壳式相比在同样压差下具有较高的传 热效率；

2、 板式换热器在同样的热荷载与材质条件下，要比其他换热器的价格 便宜。有时甚至在相同热荷载条件下，不锈钢的板式换热器比炭钢的其它 换热器更便宜；

3、 可以灵活适应生产中热负荷变化的需要，因为传热板片可以随时增 加或减少；

4、 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 式换热器的2〜5倍，并且不需其他额外的维修场地；

5、 可实现完全或接近于理想的逆流换热，因而有效传热温差比较大；

6、 板式换热器可以方便地在同一个换热器完成两种以上流体之间的换 热；

7、 由于传热系数高，所以传热温差可以选用得很低，因此很适合于低 位能热量的回收，一般来说在经济有利的条件下，管壳式的热回收率通常 只能达到50%,而板式换热器可以高至90%；

8、 一方面由于板式换热器可拆开清洗，另一方面由于波形通道内湍流 剧烈，相同条件下其结垢系数要比管壳式小一个级次(1-6X10-⁶ K-m²/W)；

9、 由于流体通道一板间隔距离很小(2〜10mm),因此对于高粘度物料 也可起到传热强化作用；

10、 其主要部件一传热板片是由金属薄板冷压而成，可以不需其他焊 接等热加工，因此许多热加工性能不好的材料也可用来制造板式换热器。

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