板式换热器技术方案(编辑修改稿)

板式换热器技术方案(编辑修改稿)内容摘要：

发生泄漏问题；由于传热面不焊接，可根据对象温度的变化，选择许多合适的材料，其适用范围，从氧露点以下的低温至 1000℃ 左右的高温（见图 15）；为了防止排气中粉尘产生的磨损和堵塞问题，采取了许多相应措施。 可组合数个至数十个，故处理量非常大，可作为大容量的空气预热器。 用途：该装置分为高温型的气 /气换热 H 型和 低温型的气 /气，气 /液换热 L 型（见表 13）。 在以往有粉尘和腐蚀性的不能回收废热的工业范围内，这种产品都可采用。 此外，在食品、造纸、石油化学、电力、炼钢等所有工业范围内热回收系统中也可采用这种装置。 其它的用途还包括锅炉、焚烧炉、加热炉、干燥器等，通用性强。 表 13 H 型、 L 型 比 较 表 c 、 用 于 冷 凝 器 的 板 片 用于冷凝器的板片的连接气体的角孔大，波纹节距也大，目的是提高冷凝传热效果，减少流体阻力。 蒸汽压缩式制冷循环是由压缩、放热、节流和吸热四个主要热力过程组成的。 冷凝器的任务是将压缩机排出的高温高压气态制冷剂 予以冷却使之液化，也就是说，当过热蒸气流经冷凝器的放热面时，将其热量传递给周围介质，而其自身则被冷却为饱和气体，并进一步被冷却为高压液体，以便制冷剂在循环系统中循环使用。 由于高温高压制冷剂的密度较小（如饱和氟利昂 12 蒸气在温度为 40℃ 时，密度为 ）。 故，用于冷凝器的板片应是专用板片，其角孔和节距加大，才能提高传热效率 和 减 少 热 阻。 d 、 用 于 蒸 发 器 的 板 片 在造纸厂黑液浓缩装置中使用的蒸发器即是其中的一种，为升降膜蒸发器，板片的构造和普通的波纹板片不同，每四片为一组，靠不同 形 状 的 垫 片 引 导 介 质 的 流 向。 e 、 板 管 式 板 片 板片组合在一起后，流道呈蜂窝状，其中，一个流道较大，另一个流 道 较 小 ， 其 比 例 大 约 为 2:1。 f 、双层板片 这种板片是由两层板压合在一起，两板之间有自然的缝隙，并在边缘开有一个向外的小口，当其中一层因腐蚀穿孔时，流体便进入两板 之 间 的 缝 隙 中 ， 并 从 板 边 的 小 口 流 出。 ⑥ 装 置 化 板式换热器 向板式换热装置发展说明 板式换热器 已成为工业生产，余热利用，建筑舒适化的重要的必不可少的设备；也说明 板式换热器 的技术和应用达到了更高的水准。 目前已生产的装置有板式换热机组，热泵机组，制冷机组，蒸发装置，空冷装置 和催化重整装置等。 今后，随着经济的不断发展，还会出现更多的装置。 ⑦ 成型技术的先进性 板 片 的 波 纹 成 型 为 一 次 压 制 成 型。 大型板壳式换热器所用板片，由于受现有压机吨位、尺寸及模具制造成本的限制，无法实现一次成型。 国外同类产品板片制造采用水爆成型，但这种成型方法技术难度大，成品率低（一般为73~84%），板片制造工艺繁琐，成本高。 我国大型板壳式换热器板片采用油压机模型成型作为波纹板片成型的方法，开发出整板分次连 续 压 制 成 型 的 技 术 ， 板 片 合 格 率 为 99%。 二、 太平洋 换 热 生 产 的 板式换热器 换热生产的换热器汇总表。 从 表中可知， 太平洋 换热生产的 板式换热器 有 3 类 ， 其 中 可 拆 式 换 热 器 有 20 种 规 格。 2 、 太平洋 换热器的用途 太平洋 换热器作为 ―加热器 ‖、 ―予热器 ‖、 ―过热器 ‖、 ―蒸发器 ‖、 ―蒸发液浓缩器 ‖、 ―再沸器 ‖、 ―冷凝器 ‖、 ―冷却器 ‖等被广泛应用于各个领域。 加热器用于把流体加热到所需温度，被加热流体在加热过程中不发生 相 变。 如 供 热 用 换 热 器 等。 预热器用于预先加热流体，以使整套工艺装置效率得到改善。 如板壳 式 空 气 预 热 器 、 锅 炉 给 水 预 热 器 等。 过 热 器 用 于 将 饱 和 蒸 汽 加 热 到 过 热 蒸 汽。 蒸发器、蒸发浓缩器用于加热液体使之蒸发汽化。 如钎 焊式板式蒸发 器 、 全 焊 式 黑 液 蒸 发 浓 缩 器 等。 再 沸 器 用 于 使 装 置 中 冷 凝 了 的 液 体 再 受 热 蒸 发。 冷凝器用于冷却凝结性饱和蒸汽，使之放出潜热而凝结液化。 如钎焊 式 板 式 冷 凝 器。 冷却器用于冷却流体到必要的温度，如炼钢、化工、造纸、食品工业 中 的 板 式 冷 却 器 等。 表 14 太 平 洋 生 产 的 板式换热器 汇总表 三、在许多应用领域 板式换热器 逐渐取代了管壳式换热器。 换热器是合理利用与节约能源、开发新能源的关键设备。 据统计，在现代石油化工企业中，换热器投资占 30% ~40%。 在制冷机中，蒸发器和冷凝器的重量占机组重量的 30% ~40%，动 力消耗占总动力消耗的 20% ~30%。 可见换热器对企业投资、金属耗量以及动力消耗有着重要的影响。 由于在生产中存在的热交换千变万化，因此所需的换热器必然各式各样，但从承受高温、高压、超低温及耐腐蚀能力上看，管壳式换热器的数量和使用场所在 20 世纪 80、 90 年代仍居主要地位。 随着全焊、钎焊、板壳式等新型结构 板式换热器的发展，以及新技术、新工艺、新材料在 板式换热器 中的应用， 板式换热器 在进一步发展自身的传系数高、对数平均温差大、占地面积小、重量轻、价格低、末端温差小和污垢系数低等优越性之外，还将它的承压能力从 提高到 ，耐温能力从 150℃ 提高到了 1000℃ ，为其在许多应用领域取代管壳式换热器创造了条件。 1 、 板 式 换 热 器 的特点。 ⑪ 传 热 系 数 高 （ 见 表 15 ） 表 15 常用间壁式换热器的传热系数的大致范围 *1 注： *1 摘自于邱树林、钱滨江《换热器原理、结构、设计》。 *2 数 据 来 源 于 太 平 洋 换 热 设 备 制 造 公 司。 从表 15 可知， 板式换热器 具有较高的传热系数，一般约为管壳式换热器的 3~5 倍。 主要原因是流体在管壳式换热器的壳程中流动时存在着折流板 —壳体，折流板 —换热管，管束 —壳体之间的旁路，通过这些旁路的流 体，没有充分参与换热。 而 板式换热器 ，不存在旁路，而且板片的波纹能使流体在较小的流速下产生湍流，湍流效果明显（雷诺数约为 150 时即为湍流），故能获得较高的传热系数。 ⑫ 对 数 平 均 温 差 大 板式换热器 两种流体可实现纯逆流，一般为顺流或逆流方式。 但在管壳式换热器中，两种流体分别在壳程和管程内流动。 总体上是错流的流动方式。 降低了对数平均温差。 板式换热器 能实现温度交叉，末端温差能达到 1℃ ；管壳式换热器不能实现温度交叉（即二次侧出口温度不能高于一次侧的出口温度）末端温差只能达到5 ℃。 ⑬ NTU 大 NTU 表示相对于流体 热容流量，换热器传热能力的大小。 例如对于已定的传热系数 K 和热容量 GCp 值， NTU 的大小就意味着换热器尺寸的大小，即传热面积的大小。 管壳式换热器的 NTU 约为~（平均 ）。 （ BRS） 板式换热器 的 NTU 约为 ~（平均 ）。 如在进行一次水 14~9℃ ，二次水 13~7℃ ，一次水流量60m3/h,二次水流量 50m3/h 换热时， NTU=(149)/=。 若采用对称型（ BRS） 板式换热器 ≈2 流程， A=95m2；而采用 管 壳 式 换 热 器 ， 则 ≈14 流 程 ， A=320m2。 . ⑭ 耐 温 承 压 能 力 强 设计工作压力可达 8MPa ， 设 计 工 作 温 度 达 1000 ℃。 ⑮ 大型化 单板面积达 18m2 ， 单 台 达 10000m2。 ⑯ 小型化 单板面积比 A4 还小。 ⑰ 占 地 面 积 小 从 ⑬ 分析可知，由于 板式换热器 NTU 大，故在换热量相同时，所需的换热器的尺寸也小。 除此之外， 板式换热器 的结构紧凑，单位体积内的换热面积为管壳式换热器的 2~5 倍，也不需管壳式换热器要预留抽出管束的检修场地，故 板式换热器 的占地面积是管壳式换热器的 1/5~1/10。 （ 见 图 16 ） ⑱ 重 量 轻 板式换热器 的板片厚度仅为 ~,管壳式换热器的传热管厚度为 ~。 管壳式换热器的壳体比 板式换热器 的框架重量重得多；故在换热量相同时， 板式换热器 所需的换热面积比管壳式换热器小，其重量约为管壳式的 1/5。 ⑲ 污 垢 系 数 低 （ 见 表 16 ） 从表 17 可知， 板式换热器 的 表 16 污垢系数 单位：（ m2℃ /W） 垢系数约为管壳式换热器的 1/10。 其原因是板间流体的剧烈湍动，杂质不易沉积；板间流道死区少；不锈钢换热面光滑，附着物少；清 洗 容 易 等。 ⑳ 能 实 现 多 种 介 质 换 热 若 要 进 行 两 种 以 上 介 质 换 热 时 ， 则 可 在 板式换热器 中 设 置 中 间 隔 板。 图 17 表示中间隔板的结构，视换热介质的数目，中间隔板可设置一个，也可设置多个。 管壳式换热器无法实现多种介质换热。 ⑴ 清 洗 方 便 把板式换热 器的压紧螺柱卸掉后，即可松开板束，卸下板片，进行机械清洗。 ⑵ 通过改变换热面积或多流程组合适应新换热工况的要求。 ⑶ 工作压力达 8MPa 可拆式 板式换热器 是靠垫片密封的，密封周边长，而且角孔的两道密封处的支撑情况较差，垫片得不到足够的压紧力，所以最高工作压力仅为。 钎焊式、全焊 板式换热器 改变了可拆式 板式换 热器 的密封形式，板壳式换热器改变了两种流体的进（出）口形式，提高了 板式换热器 的工作压力。 目前钎焊式、全焊 板式换热器 承受的工作压力达 ~4MPa，板壳式可达 8MPa。 在可拆式换热器中，通过在常规波纹板片上加筋形成波纹管状通道，除能 强化传热之外 ， 还 增 加 了 板式换热器 的 承 压 能 力。 ⑷ 工作温度达 1000 ℃ 可拆式 板式换热器 的工作温度决定于密封垫片能承受的温度，用橡胶类弹性垫片时，最高工作温度低于 200℃。 钎焊式、全焊式和板壳式密封不采用垫片形式，其工作温度与工艺有关，目前为 200~1000 ℃。 ⑸ 当量直径 大 宽 —宽通道，宽 —窄通道等大通道 板式换热器 的当量直径 de 达28mm，（ 苏州太平洋 换热生产的 KBB， KNB 型 板式换热器 属这种型式），有一侧或两侧可适用于含纤维、颗粒或高粘度介质的换热。 ⑹ 适用流体的范围更广泛 可拆式 板式换热器 受密封材料的限制，不适合某些流体。 钎焊式、全焊式和板壳式不使用密封垫片，故可在高真空条件下使用，适用流 体 的 范 围 也 扩 大 了。 在许多应用领域， 板式换热器 逐渐取代了管壳式换热器。 ⑪ 在许多工艺过程中，两种流体的末端温差仅为 1℃ 或更小，如区域供冷系统，冰蓄冷的乙二醇换热系统，海水冷却系 统和污水利用热泵系统等。 以往采用的管壳式换热器体积大，重量大，占地面积大，经济效益差。 最近 苏州太平洋 换热生产的 BRH 型 板式换热器 的板片是波纹浅（波深约为 2~)的浅密波纹板，传热系数约为7000w/(m2K)，硬板的 NTU 可达 5~8。 在上述几种工艺过程中，采用高 NTU 板式换热器 不仅可以取代管壳式换热器，而且由于这种 板式换热器 的 NTU 高，故所需换热面积小，占地少，经济效益亦非常明显。 ⑫ 热泵机组的蒸发器和冷凝器。 热泵机组是广泛应用于空调系统和热回收系统的关键装置，这些应用场所对热泵提出了如下要求 ：重量轻，体积小（组装化），耐压性能好、耐低温性能好和具有高的密封性能等。 以往采用的管壳式换热器很难满足上述要求。 苏州太平洋 换热生产的 QH 钎焊式 板式换热器 不仅可节省热泵的空间，还能降低制冷剂的成本和制冷剂的渗漏，故在热泵机组中大量地采用 它作为蒸发器和冷凝器。 除此之外还采用它们作为省能器和油冷却器。 在吸收式制冷机中也用它作为溶液的换热器。 ⑬ 在造纸、食品、酒精等蒸发浓缩工艺过程中，由于工艺的一侧含有纤维、颗粒、或高粘度的介质，故要求大通道的流通断面。 过去只能采用管壳式换热器，但堵塞之后频繁清洗和很难清洗 的缺点，促使相关行业开发新型的换热器。 苏州太平洋 换热生产的全焊式 板式换热器 和可拆式 KNB 型、 KBB 型 板式换热器 的板间当量直径约为 28mm,适合于含纤维、颗粒的流体。 目前已广泛应用于上述工艺过 程 中 ， 其 中 黑 液 浓 缩 装 置 已 成 为 定 型 化 产 品。 ⑭ 炼油工业的催化重整装置，燃气热电冷三联供的热回收装置中采用的板壳式换热器、全焊板式空气预热器和全焊板式省能器等，已基 本 上 取 代 了 管 壳 式 换 热 器。 ⑮ 在硫酸工业、制碱工业、炼油工业的冷却过程中，板式冷却器已取代了管壳式换热器第三节 板 式 换 热 器 用材料 材料是产品之本。 要生产高性能 、高质量的产品 ,必须选好材、管好材、用好材，并使所选用材料的品种、规格，满足用户、设计图样和相关材料标准的要求。 板式换热器 材料质量控制的关键在于确保板片、密封垫片、压紧板、中间隔板、夹紧螺柱、管法兰和接管等主要零件及其焊接材料的真实性和可追溯性，从而才能保证产品的质量、使用寿命和安全可靠性。 此外 ,选材、用材应该经济合理。 板式换热器。