浅谈板式换热器

郭琳琳 张晓伟

(大连广源容器制造有限公司 辽宁 大连 116100)

换热器是一种实现物料之间热量传递的节能设备，是在石油、化工、石油化工、冶金、电力、轻工、食品等行业普遍应用的一种工艺设备。在炼油、化工装备中换热器占总设备数量的40%左右，占总投资的30%～50%。近年来随着节能技术的发展，应用领域不断扩大，一种新型高效、紧凑式的换热器——板式换热器的应用亦得到不断地拓展。

1 板式换热器的结构

板式换热器是由很多波纹形或其它行驶突出物的传热板，按一定间隔，通过垫片压紧而形成的。各板片之间形成狭窄的网形流道。板片上的四个角有四个孔，形成了介质的分配管和汇集管。密封垫片把冷、热两种流体密封在换热器内，同时又合理的将冷、热介质分开不致混合，在许多通道里面，冷、热介质分别流入各个流道，可以逆流，也可以并流，在流动过程中两种介质通过板片换热。

板式换热器的结构形式如图1所示。它由板片、密封垫片、固定压紧板、活动压紧板、压紧螺柱和螺母、上下导杆、前支柱等零部件所组成。板片用挂钩悬挂在定位螺杆上，两板片密封槽处用黏结剂粘贴密封垫片，垫片一方面起密封作用，防止介质漏出；另一方面在两板片间造成一定间隙，形成介质的流道。整个设备用两端的活动端盖和固定端盖压紧，以达到密封。板片间隙由板片的触点和垫片的厚度决定的。间隙小，传热系数高，适合于处理清洁液体；间隙大，可用来处理带颗粒和纤维的液体。

图1 板式换热器结构形式

2 板式换热器的特点

板式换热器传热效率高，当介质为水-水时，传热系数可高达7500W/m2·℃，结构紧凑，体积小，质量轻，节约材料，每平方米换热面积约消耗金属15kg，操作灵活性大，应用范围广，通过装设中间隔板，可同时进行几种流体相互换热，也可通过增减板片的方法，调整所需传热面积。

板式换热器的主要缺点是：密封周边长，目前大型板式换热器垫圈总长超过2800m，使用中常常需要拆卸和清洗，故泄漏的可能性很大，不易处理悬浮状的物料，对有垫圈的板式换热器使用温度受到垫圈材料的限制，温度不能很高，他的处理量也相对较少。

3 板式换热器的种类

3.1 可拆式板式换热器

可拆式板式换热器是将薄的金属板片 （一般0.4mm～0.8mm）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。可拆式板式换热器便于拆卸清洗，增减换热器面积灵活，在供热工程中使用较多。可拆式板式换热器受橡胶密封垫耐热温度的限制，适用于水－水传热。但是，一般的可拆卸式板式换热器由于本身结构的局限性，使用压力不超过2.5MPa，使用温度不超过250℃，此外还存在流体与密封垫片的相容性问题。对于可拆卸式板式换热器，垫片的密封性决定了整个换热器的性能。垫片经多次松开和压紧容易损坏，需要更换，同时垫片是用机械或黏结的方式嵌入沟槽的，当使用压缩石棉垫片时，必须在表面涂上防黏剂，以防粘在换热板槽中。

3.2 焊接板式换热器

焊接板式换热器可分半焊式、组件式及全焊式。常规板式换热器的总体结构为散装式，其特点是两侧流道可全部打开进行清洗，缺点是两侧流体压差不能太大，温度不宜过高。半焊式是采用专门的焊接工艺将每两张板片沿密封槽焊在一起，然后再将每对焊好的板片用垫片组装起来，这样可使密封周边减少一半，但组焊板片内部不能用机械方法清洗，可用化学方法清洗；组件式是将若干板片预焊在一起，再用密封垫片组装起来，该结构可用于2.5MPa，400℃和洁净介质的换热；全焊式是将所有板式焊成一个整体，只能用于不易结垢的介质进行换热，最大优点是可承受较高温度和压力，没有垫片泄漏的顾虑。

3.3 钎焊板式换热器

钎焊板式换热器由带高效传热表面的不锈钢板片组成。不锈钢板片在高温下用纯度为99%的铜钎焊而得到紧密不漏和坚固的换热器。紧凑钎焊板式换热器设计上最多由20个不锈钢波形板片组成，每个第二终板片倒转过来，以便在所有板片之间形成大量的接触点。钎焊时接触点亦焊在一起，则形成紧凑的板块，使几乎所有板材结构材料（约94%表面）都能用于传热。板型形成2个分隔的通道，介质在其中形成对流运动，在通道系统中导致高湍流，得到优良的传热特性，即使在低速下，结垢也会保持在绝对最低状态。

钎焊板式换热器具有不用垫片、不产生泄漏、重量轻、体积小、价格较低、拆卸安装容易、传热效率高等优点。该结构对蒸汽、水或工艺流体都能适用并能在两种流体温度差异极小等状况下使用。

钎焊板式换热器可用于供热、工业冷却、油压机及压缩机油冷却、空调、冷冻食品、化工冷藏、水冷却、饮用水处理、废水处理、热回收等方面。在操作维护上，如果水中有带粒子物质，应采用过滤器，用水反向洗涤可去掉大部分软的微粒物质。对紧凑钎焊板式换热器应每隔3～5年用柠檬酸或其他不侵蚀铜及不锈钢的酸液进行反向洗涤。

4 板式换热器的应用与发展

板式换热器用于处理从水到高黏度的液体，用于加热、冷却、冷凝、蒸发等过程。它在食品工业中应用的最早、最广泛，如牛奶、果汁、葡萄糖、啤酒、植物油、动物油等的加热杀菌和冷却。在化学工业中用作冷却氨水、凝缩甲醇蒸气、冷却合成树脂，且广泛用于制碱、制酸、染料工业。在钢铁和机械制造工业中，用于冷却淬火油、水和润滑油。在电力工业中，用于冷却变压器油、冷却双水内冷发电机组的冷却水。其他如在造船、石油钻探、造纸、制药、纺织工业，大楼供热、采暖系统中也开始广泛地采用板式换热器。

板式换热器今后的发展趋势是：提高操作温度和操作压力，加大处理量，扩大使用范围，研制采用新的结构材料和新的制造工艺，而研制新的垫片材料以提高其使用温度和使用压力，将是其中的重点。

［1］李起潮.板式与管壳式换热器的比较分析[J].西部粮食科技，2000（04）：29-30.

［2］周耕宇.板式换热器在电厂冷端系统中应用的可行性分析[J].郑州轻工业学院学报：自然科学版，2008（01）：69-72.

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