板换.docx

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板换

1.板式换热器简介

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新型高效换热器。

各种板片之间形成薄矩形通道，通过半片进行热量交换。

它与常规的管壳式换热器相比，在相同的流动阻力和泵功率消耗情况下，其传热系数要高出很多，在适用的范围内有取代管壳式换热器的趋势。

板式换热器的型式主要有框架式（可拆卸式）和钎焊式两大类，板片形式主要有人字形波纹板、水平平直波纹板和瘤形板片三种。

1.1板式换热器的基本结构

板式换热器主要由框架和板片两大部分组成。

板片由各种材料的制成的薄板用各种不同形式的磨具压成形状各异的波纹，并在板片的四个角上开有角孔，用于介质的流道。

板片的周边及角孔处用橡胶垫片加以密封。

框架由固定压紧板、活动压紧板、上下导杆和夹紧螺栓等构成。

板式换热器是将板片以叠加的形式装在固定压紧板、活动压紧板中间，然后用夹紧螺栓夹紧而成。

1.2板式换热器的特点（板式换热器与管壳式换热器的比较）

a.传热系数高由于不同的波纹板相互倒置，构成复杂的流道，使流体在波纹板间流道内呈旋转三维流动，能在较低的雷诺数（一般Re=50~200）下产生紊流，所以传热系数高，一般认为是管壳式的3~5倍。

b.对数平均温差大，末端温差小在管壳式换热器中，两种流体分别在管程和壳程内流动，总体上是错流流动，对数平均温差修正系数小，而板式换热器多是并流或逆流流动方式，其修正系数也通常在0.95左右，此外，冷、热流体在板式换热器内的流动平行于换热面、无旁流，因此使得板式换热器的末端温差小，对水换热可低于1℃，而管壳式换热器一般为5℃.

c.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的2~5倍，也不像管壳式那样要预留抽出管束的检修场所，因此实现同样的换热量，板式换热器占地面积约为管壳式换热器的1/5~1/10。

d.容易改变换热面积或流程组合，只要增加或减少几张板，即可达到增加或减少换热面积的目的；改变板片排列或更换几张板片，即可达到所要求的流程组合，适应新的换热工况，而管壳式换热器的传热面积几乎不可能增加。

e.重量轻板式换热器的板片厚度仅为0.4~0.8mm，而管壳式换热器的换热管的厚度为2.0~2.5mm，管壳式的壳体比板式换热器的框架重得多，板式换热器一般只有管壳式重量的1/5左右。

f.价格低采用相同材料，在相同换热面积下，板式换热器价格比管壳式约低40%~60%。

g.制作方便板式换热器的传热板是采用冲压加工，标准化程度高，并可大批生产，管壳式换热器一般采用手工制作。

h.容易清洗框架式板式换热器只要松动压紧螺栓，即可松开板束，卸下板片进行机械清洗，这对需要经常清洗设备的换热过程十分方便。

i.热损失小板式换热器只有传热板的外壳板暴露在大气中，因此散热损失可以忽略不计，也不需要保温措施。

而管壳式换热器热损失大，需要隔热层。

j.容量较小是管壳式换热器的10%~20%。

k.单位长度的压力损失大由于传热面之间的间隙较小，传热面上有凹凸，因此比传统的光滑管的压力损失大。

l.不易结垢由于内部充分湍动，所以不易结垢，其结垢系数仅为管壳式换热器的1/3~1/10.

m.工作压力不宜过大，介质温度不宜过高，有可能泄露板式换热器采用密封垫密封，工作压力一般不宜超过2.5MPa，介质温度应在低于250℃以下，否则有可能泄露。

n.易堵塞由于板片间通道很窄，一般只有2~5mm，当换热介质含有较大颗粒或纤维物质时，容易堵塞板间通道。

1.4板式换热器的应用场合

a.制冷：

用作冷凝器和蒸发器。

b.暖通空调：

配合锅炉使用的中间换热器、高层建筑中间换热器等。

c.化学工业：

纯碱工业，合成氨，酒精发酵，树脂合成冷却等。

d.冶金工业：

铝酸盐母液加热或冷却，炼钢工艺冷却等。

e.机械工业：

各种淬火液冷却，减速器润滑油冷却等。

f.电力工业：

高压变压器油冷却，发电机轴承油冷却等。

g.造纸工业：

漂白工艺热回收，加热洗浆液等。

h.纺织工业：

粘胶丝碱水溶液冷却，沸腾硝化纤维冷却等。

i.食品工业：

果汁灭菌冷却，动植物油加热冷却等。

j.油脂工艺：

皂基常压干燥，加热或冷却各种工艺用液。

k.集中供热：

热电厂废热区域供暖，加热洗澡用水。

l.其他：

石油、医药、船舶、海水淡化、地热利用。

1.5板式换热器选型时应注意的问题

1.5.1板型选择

板片型式或波纹式应根据换热场合的实际需要而定。

对流量大允许压降小的情况，应选用阻力小的板型，反之选用阻力大的板型。

根据流体压力和温度的情况，确定选择可拆卸式，还是钎焊式。

确定板型时不宜选择单板面积太小的板片，以免板片数量过多，板间流速偏小，传热系数过低，对较大的换热器更应注意这个问题。

1.5.2流程和流道的选择

流程指板式换热器内一种介质同一流动方向的一组并联流道，而流道指板式换热器内，相邻两板片组成的介质流动通道。

一般情况下，将若干个流道按并联或串联的费那个是连接起来，以形成冷、热介质通道的不同组合。

流程组合形式应根据换热和流体阻力计算，在满足工艺条件要求下确定。

尽量使冷、热水流道内的对流换热系数相等或接近，从而得到最佳的传热效果。

因为在传热表面两侧对流换热系数相等或接近时传热系数获得较大值。

虽然板式换热器各板间流速不等，但在换热和流体阻力计算时，仍以平均流速进行计算。

由于“U”形单流程的接管都固定在压紧板上，拆装方便。

1.5.3压降校核

在板式换热器的设计选型使，一般对压降有一定的要求，所以应对其进行校核。

如果校核压降超过允许压降，需重新进行设计选型计算，直到满足工艺要求为止

一、板式换热器产品应用范围:

   板式换热器以传热效率高（比传统的管壳式换热器高2～4倍）、节能、经济、结构紧凑、拆卸方便等优点。

以被广泛地应用于化工、电力、石油、冶金、食品、医药、船舶、机电、纺织、造纸等工业部门，同时在城市集中供热及热能回收工程式中也被大量采用。

我厂制造的板式换热器已被国家科委、机械部、电力部等七部委列为第十六批高效节能机电产品在全国推广。

   今天，我厂的协作伙伴已具备万吨级专用压机以及相应地模具来成型板片，材料均采用进口不锈钢板，密封垫片采用中美合资生产的派克垫。

所生产板式换热器产品已通过国家换热器产品质量监督检测中心的测试及评定，其主要技术指标均达到国内先进水平，且在许多方面，与国外同类产品水平相当。

二、板式换热器的特点：

 1、传热效率高

   板片波纹的设计以高度的簿膜导热系数为目标，板片波纹所形成的特殊流道使流体在极低的流速下即可发生强烈的扰动流（湍流），扰动流又有自净效应以防止污垢生成，因而传热效率很高。

   一般地说，板式换热器的传热系数K值在3000～6000W/m2.。

C范围内。

这就表明，板式换热器只需要管式换热器面积地1/2～1/4即可达到同样的换热效果。

 2、使用安全可靠

   在板片之间的密封装置上设计了2道密封，同时又设有信号孔，一旦发生泄漏，可将其排出换热器外部，即防止了两种介质相混，又起到了安全报警的作用。

 3、随机应变

   由于换热板容易拆卸，通过调节传热板的数目或者变更流程就可以得到最合适的容量和传热效果。

只要利用换热器中间架，换热板部件就可有多种独特的机能。

这样就为用户提供了随时可变更和改变传热系数K值或者增加新机能的可能。

 4、有利于低温热源的利用

   由于二种介质几乎是全逆流流动，以及高的传热效果，板式换热器二种介质的最小温差可以达到1。

C。

用它来回收低温余热或利用低温热源都是最理想的设备。

 5、占地小，易维护

   板式换热器地结构极为紧凑，在传热量相等的条件下，所占空间仅为管壳式换热器的1/2～1/3。

并且不像管壳式那样需要预留出很大的空间用来拉出管束检修。

而板式换热器只需松开夹紧螺杆，即可在原空间范围内100％地接触到换热板地表面，且装卸很方便。

 6、阻力损失小

   在相同地传热系数的条件下，板式换热器通过合理的选择流速，阻力损失可控制在管式换热器的1/3范围内。

 7、热损失小

   因结构紧凑和体积小，换热器的外表面积也很小，因而热损失也很小，通常设备不再需要保温。

 8、冷却水量小

   板式换热器由于其流道的几何形状所致，以及二种液体都有很高的热效率，故可使冷却水用量大为降低。

反过来又降低了管道，阀门和泵的安装费用。

 9、投资较低

   在相同热量的前提下，板使换热器与管壳式换热器相比较，由于换热面积，占地面积，流体阻力，冷却水用量等项目数值的减少，使得设备投资、基建投资、动力消耗等费用大大降低，特别是当需要采用昂贵的材料时，由于效率高和板材簿，设备更显经济。

三、板式换热器整机主要技术参数

型号   

BR005

BR01

BR02

BR035

BR05

BR07

BR09

BR13

技术参数

最高使用压力Mpa

2.5

使用温度范围℃

-19～250

装机有效面积/台m2

0.5～5

1～10

3～30

15～60

30～140

50～200

60～250

90～650

最大处理量液体（气体）m³/h

30（300）

70（700）

100（1000）

200（2000）

300（3000）

300（3000）

600（6000）

1200（12000）

传热系数（水-水）W/m2K

   ≤6500                  ≤6100                 ≤5800

最大热交换量MW

0.6

1

6

16

30

35

50

90

接管公称直径mm

40

50

65

100

150

150

175

250

设备最大质量Kg

70

280

590

1450

2520

2700

4980

9800

四、板式换热器板片主要技术参数

型号 

BR005

BR01

BR02

BR035

BR05

BR07

BR09

BR13

技术参数

单板有效热面积 m2

0.053

0.1

0.23

0.35

0.52

0.66

0.85

1.3

外形尺寸mm

500×170

660×250

1000×330

1215×500

1440×500

1660×500

1770×620

2140×820

板片厚度mm

    0.5～0.7                              0.6～1

板片材料

SUS304、316、316L、RS-2/HastelloyC-276、TAI、H68、Hsn62-1

角孔直径mm

40

50

65

100

150

150

170

250

平均板间距mm

3

3.2

3.5

3.5

3.8

3.8

3.8

3.8

平均流道截面积m2

0.00042

0.000656

0.00098

0.001225

0.0017

0.0017

0.00215

0.00248

当量直径m

0.006

0.0064

0.007

0.007

0.0076

0.0076

0.0076

0.0076

五、板式换热器密封垫片主要技术参数

技术参数

使用温度。

C

适用介质范围

产品标准

材料

三元乙丙橡胶

-50～180

各类稀浓度的无机酸，30％以下的硫酸、盐酸、磷酸、碳酸等；无机碱；各类浓度的无机氯化物及水溶液等；氨、氨水、有机氨类化合物；漂白液、消毒液；醇、醛、酮等化学溶剂；食品、饮料；水蒸气、大气、臭氧等介。

Gb528

531、

3985、 4807、

7759

丁腈橡胶

-20～135

矿物质、润滑油、燃料油、各类氢类、醛类、食物油脂、热空气、水等介质。

氟橡胶

-50～250

适用于浓硫酸和65。

C以下的硝酸；各种浓度的盐酸；各种氧化剂；各种酸性电镀液；各种浓度的烧碱、纯碱；极性溶剂和醇类；高温下的非极性矿物油，如汽油、柴油、润滑油等。

[分享]板式换热器选型设计原则及方法

选型设计原则及方法

1、板式换热器选型设计原则

为某一工艺过程选型设计板式换热器时，要考虑其设计压力、设计温度、介质特性和经济性等因素。

（1）单板面积的选择

单板面积过小、则板片数目多，占地面积大，阻力降减少；反之，单板面积过大，则板片数目少，占地面积小，阻力降增大，但是难以保证适当的板间流速。

因此，一般单板面积可按角孔流速为6m/s左右考虑。

（2）板间流速的选取

流体在板间的流速，影响换热性能和压力降。

流速高，换热系数高，阻力降也增大；反之，则相反。

一般取板间流速为0.2-0.8m/s，且尽量使两种流体板间速度一致。

流速小于0.2m/s时，流体达不到揣流状态，且会形成较大的死角区；流速过高会导致阻力降剧增，气体板间流速一般不大于10m/s。

（3）流程的确定

两侧流体的流量大致一致时，应尽量按等程布置；当两侧流体的流量相差较大时，则流量小的一侧按多流程布置或采用不等截面通道的板式换热器。

另外，当某一介质的温升或温降幅度较大时，也可采用多流程。

有相变发生的一侧一般均为单流程，且接口方式为上进下出。

在多程换热器中，一般对同一流体在各流程中应采用的流道数。

换热器压降修正系数，单流程时取1.2~1.4，2~3流程取1.8~2.0，4~5流道取2.6~2.8。

（4）流向的选取

单相换热时，逆流具有最大的平均温差，一般在板式换热器的设计中要尽可能把流体布置为逆流。

两侧流体为等流程时，为逆流；当两侧流体为不等流程时，顺流与逆流交替出现，平均温差要小于纯逆流时。

2、板式换热器的选型计算方法：

（1）换热器选型计算公式：

Q=K·F·△tm

式中：

Q——热流量（W）

△tm——对数平均温差（℃）

F——传热面积（m2）

板式换热器在实际运行中，由于污垢、水流不均等情况影响，需在上式中引入修正系数ß（一般取0.7~0.9），因此，实际使用时，上式为：

Q=ß·K·F·△tm

（2）估算法

可按下面估算：

当板间流速为0.3~0.7m/s时

水（汽）——水K=3000~7000；

水（汽）——油K=400~1000

油——油K=175~400

板式换热器选型计算的方法及公式

发布时间:

2008-05-27

（1）   求热负荷Q

Q=G．ρ．ＣP．Δt

（2）   求冷热流体进出口温度

　　　　　　　　　t2=t1+ Q/G．ρ．ＣP

（3）   冷热流体流量

　　　　　　　　　Ｇ= Q/ρ．ＣP．（t2-t1

（4）   求平均温度差Δtm

  Δtm=（T1-t2）-（T2-t1）/In（T1-t2）/（T2-t1）或Δtm=（T１-t2）+（T2-t1）/2

（5）   选择板型

若所有的板型选择完，则进行结果分析。

（6）   由Ｋ值范围，计算板片数范围Ｎmin，Ｎmax

Ｎmin= Q/Kmax．Δtm．FP．β

Ｎmax= Q/Kmin．Δtm．FP．β

（7）   取板片数N（Ｎmin≤Ｎ≤Ｎmax）

若N已达Ｎmax，做（5）。

（8）   取N的流程组合形式，若组合形式取完则做（7）。

（9）   求Re，Nu

Re=W．de /ν

Nu=a1．Rea2．Pra3

（10）求a，K传热面积Ｆ

　a=Nu．λ /de

 K= 1/1/ah+1/ac+γc+γc+δ/λ0

　　　 　F= Q/K．Δtm．β

（11）由传热面积Ｆ求所需板片数ＮＮ

　　　　　ＮＮ=F/Fp+2

（12）若N＜NN，做（８）。

（13）求压降Δp

　　Eu=a4．Rea5

 Δp=Eu．ρ．W2．ф

（14）若Δp＞Δ允　，做（８）；

 若Δp≤Δ允　，记录结果，做（８）。

注:

1．

（1）、

（2）、（3）根据已知条件的情况进行计算。

2．当T1-t2=T2-t1时采用Δtm=（T１-t2）+（T2-t1）/2

       3．修正系数β一般0.7～0.9。

     4．压降修正系数ф，单流程ф度=1～1.2，二流程、三流程ф=1.8～2.0，四流程ф=2.6～2.8。

     5．a1、a2、a3、a4、a5为常系数。

选型计算各公式符号的意义及单位

符号

意义

单位

符号

意义

单位

Q

热负荷

W

Cp

比热KJ/kg℃

ρ

流体密度

Kg/m3

Δtm

平均温差

℃

G

体积流量

m3/s

F

传热面积

m2

K

传统系数

W/m2℃

W

流速

m/s

T1、T2

热介质进出口温度

℃

t1、t2

热介质进出口温度

℃

m

流程数

n

流道数

α

对流换热系数

W/m2℃

f

单通道截面积

m2

ν

运动粘度

m2/s

λ

介质导热系数

W/m℃

Δp

阻力损失

Mpa

Eu

Eu= Δp/ρ.W2

无量纲

Re

雷诺数Re=W．de/ν

无量纲

de

当量直径

m

Nu

Nu=de．α/γ

无量纲

Pr

普朗特数

λ0

板片导热系数

W/m℃

t

板厚

m

β

修正系数

h、c

热、冷介质角标

γP

热介质污垢热阻

m2℃/W

γc

冷介质污垢热阻

m2℃/W