板式换热器的特点与优化设计

李旭

DOI：10.19392/j.cnki.16717341.201720106

摘要：板式换热器的广泛应用，使我国板式换热器行业迅速发展起来，与发达国家相比我国的板式换热器在设计方面存在较大的差距。为了改善我国板式换热器在設计方面存在的缺陷，本文针对板式换热器的特点进行了详细的叙述，同时对板式换热器进行了优化设计，使得板式换热器发挥最优的效果。

关键词：板式换热器；特点；优化设计；展望

板式换热器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（如下图所示）。从构造来看，换热器的板片之间存在可流通的流道且其断面较小，板片是热量相互交换的媒介。板式换热器相比于传统的壳管式换热器更有优势，在相同的泵功率消耗以及流动阻力情况下，板式热换器的传热系数会更高一筹。

板式换热器图

随着科技的不断发展和进步，板式换热器应用领域也在不断扩大，如轻工业、机械以及空调建筑行业等。板式换热器具有诸多优势：首先，板式换热器单元和单片面积大型化；其次，涌现了许多新型技术，将传统的落后技术替换掉，例如垫片无胶连接技术，在很大程度上节省了板式换热器的安装以及维护时间，给消费者和生产厂商带来了方便与利益；与此同时，对于产品也进行了升级和改进，利用同一型号的板片设计两种不同的波形夹角，使得不同压力降能够得到满足；板式换热器的板片材料类型众多，如不锈钢、蒙乃尔哈氏合金等材料。

板式换热器在生活中有了高效的应用，提高了技术和水平，同时也把我国在这一方面的优势显现出来，为以后在这方面的突破打下了扎实的技术基础。

1 板式换热器的特点

板式换热器的特点可分为技术特点和结构特点，技术特点体现出：第一，板式换热器单元和单片面积大型化。第二，垫片无胶连接技术，在很大程度上节省了板式换热器的安装以及维护时间，给消费者和生产厂商带来了方便与利益；第三，同一型号的板片设计两种不同的波形夹角，使得不同压力降能够得到满足；第四，板式换热器的多样性材料制造工艺，使得产品的质量提高了许多。板式换热器结构包含传热板片、密封垫圈、压紧装置以及其他种类的元件，其中传热板片对于板式换热器尤为重要，是板式换热器的核心组成部分，市场上常见的元件有人字形板、水平平直波纹板等。密封垫圈同样是板式换热器的重要组成部分，顾名思义密封的作用就是将流体密封起来，从而起到密封的效果，密封垫片安装在密封槽内，在工作的状态下，将会承受到压力和温度的双重作用，对这种情况，应考虑在入口装设过滤器，或采用再生冷却系统。

2 板式换热器的优化设计

2.1 常规设计

通常情况下，常规设计首先要考虑到的就是设计计算这个核心问题。设计计算主要包含两项工作，第一项任务是传热计算，第二项任务是压力降计算。板式换热器的工程设计计算相对于传统的一些换热器较为简单，不需要进行元件之间的设计，如果在工作中没有超出压力范围，就不需要在这方面做出校正。则需要做的工作就是在合适的时候排列板块之间位置，同时计算压力值的范围，最终计算出需要的板块数量和总换热面积即可。板块的传热与和压降有着密切的联系，两者必须相互相协调完成。

2.2 优化设计

板块换热器的优化是热换器在达到工作要求的条件下，各项指标达到最优。即用最小的成本达到最优指标要求。对于优化的对象，首先要以一个多变量函数作为判断标准，在自变量（x）的约束范围之内使得因变量（y）的取值最大或者最小，这样就达到优化板式换热器的目的。第一步，找到目标，目标会随着实际问题的变化而不断变化。第二步，确定目标函数的决策变量，再设计自变量的取值范围，通过对不断变化自变量的取值，得出因变量的最大值与最小值，从而根据要求选择最优数值，使得换热器得到优化。

3 未来发展展望

科技的不断进步使得我们的生活不断改变，同时板块换热器也在不断发展升级，换热器的构造中，有许多可以相互流通的流道，其面积较小，通过板片完成热量的交换，相比于传统的壳管式换热器板式换热器有更大的优势。在未来的发展中，板式换热器将借助其诸多优点在各个领域应用更为广泛，与此同时，板式换热器的内部结构也会不断优化升级。

4 结语

随着板式换热器在我国的不断发展，在各行各业的应用日益广泛，因为其具有成本低廉的优势，使得换热器有了更近一步的优势来迎合市场的步伐，并在以后的市场中占据一席之地。本文针对板式换热器的特点进行了详细的叙述，同时对板式换热器进行了优化设计，使得板式换热器发挥最优的效果，为之后板式换热器的优化设计研究奠定了一定的基础。

参考文献：

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