板式换热器技术与维护

1、板式换热器技术与维护 板式换热器系列产品一、概述板式换热器设备是加热、冷却领域中最新型的设备之一，具有结构紧凑、占地面积小、传热效率高、操作维修方便等优点，并具有处理小温差的能力。板式换热器作为一种高效节能产品，已广泛应用于矿山、冶金、石油、化工、机械、电力、医药、食品、轻纺、造纸、船舶、海洋开发等各个工业领域、近年来在集中供热和热电联产行业中的推广尤为迅速。我厂生产的BR、BRB、BZL系列板式换热器，以质优价廉、畅销全国各地，深受各行业用户的赞誉。此系列板式换热器适用于各种介质和物料的冷却、加热、蒸发、冷凝、消毒和余热回收等工艺过程。主要技术性能参数如下：1、 单板换热面积：0.05-2.

2、02、 装机面积：0.5-700，(在此范围可实现任意规格)。3、 传热系数：2500-6000W/.(2150-5160KCal/.h.)4、 工作压力：0.6-1.6Mpa5、 工作温度：最高2806、 单台最大处理量：1200m3/h二、板式换热器的特点：1、 传热系数较高板片选用导热系数较高的材料，如：不锈耐酸钢、工业纯钛、碳素钢、换热器专用铜材等。经冷冲压形成不同波纹形状结构，板片波纹能使流体在较小的流速下产生湍流。所以板式换热器具有较高的传热系数。在相同的情况下，其传热系数比一般钢制管壳式换热器高3-5倍。换热面积紧为管壳式换热面积的1/3-1/4。2、 结构紧凑由于传热板片紧密排

3、列，板间距较小，而板片表面经冲压成形的波纹又大大增加了有效换热面积，故单位容积中容纳的换热面积很大，占地面积明显少于同样换热面积的管壳式换热器，同时相对金属消耗小，重量轻，一般无需特殊的地基，而且现场装拆时不用占额外的空间。3、 可靠耐用我厂生产板式换热器密封垫利用双密封结构原理，增加了胶垫与板片的内磨擦力，使胶垫的滑移量大大减小；同时采用了较好的蜂窝状周边刚性结构，把胶垫紧紧锁在里侧，使得换热器整体密封性能大大提高。4、 清洁方便由压紧螺栓紧密组装的板片，将压紧螺栓卸掉后，即可松开板片，或卸下板片进行机械清洗或手工清洗，这对需要经常进行清洗的换热设备十分方便。5、 多种介质换热如果板式换热器

4、有中间隔板，则一台设备可进行三种或三种以上(多个中间隔板)介质的换热。在乳品加工中常采用多介质换热的板式换热器。管壳式换热器就无法实现在一台设备中进行多种介质的换热。6、 很容易改变换热面积或流程组合只要增加(或减少)几张板片，即可达到需要增加(或减少)的换热面积。改变板片的排列，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。可大大降低工程的总投资费用，更加显示出板式换热器的经济实用。三、板式换热器结构板式换热器的重要部件及其功能 序号部件名称功能及作用1前支柱支承换热器重量，使整台换热器成为一体。2活动压紧板与固定压紧板配对使用，可在上导杆上滑动，以便拆装检查维修。3上下导杆承受

5、板片的重量，并保证安装时使板片在其间滑动，导杆通常比换热板组长，以便松开压紧螺栓滑动各板检查。4密封垫片防止流体混合或泄漏，并使之在不同板片间分配。5换热板片提供介质流道及换热面积。6固定压紧板不与流体接触，用夹紧螺栓紧固后压紧垫片，保证密封。7压紧螺栓及螺母压紧板片组，使换热器整体化并保证密封。 四、常用板式换热器型号表示方法1、板式换热器表示方法2、板式换热器框架形式序 号框 架 形 式代 号双支撑框架式I带中间隔板双支撑框架式II带中间隔板三支撑框架式III悬臂式IV顶杆式V带中间隔板顶杆式VI活动压紧板落地式(普通式)VII 3、板式换热器垫片形式丁腈橡胶氟橡胶氯丁橡胶硅橡胶石棉纤维板

6、注：食品、医药用垫片材料的代号，在相应垫片代号后面加S。4、 表示方法示例BR0.3-1.6-15-N-I或BR0.3-1.6-15-N波纹形式为人字形，单板公称换热面积为0.3，设计压力为1.6Mpa，换热面积为15，用丁腈垫片密封的双支撑框架结构的板式换热器。五、传热板片及密封垫片目前我厂的板式换热器所使用的传热板片及密封垫片材料如下： 传热板片材料及板厚材料名称材 料 牌 号适 用 场 合板厚(mm)耐酸耐热不锈钢SUS304.SUS321适用于酸、碱介质腐蚀较严重场合。0.60.8SUS316、SUS316L适用于氯离子含量25PPM工业纯钛TAL制碱、制盐、海水、低温冷冻适用于氯离子

7、含量60PPM换热器专用铜材H68、HSn62-1海水、低温冷冻场合。各种垫片材料密封垫片名称耐蚀性能及适用场合使用温度丁腈胶垫耐油、适用于一般工况场合-20-120氯丁胶垫耐油、适用于一般工况场合-20-150三元乙丙胶垫耐酸、耐碱、耐盐、氯化物及有机溶剂等严重腐蚀的场合-20-150(普通)-20-180(高温)食品胶垫适用于各种食品介质场合-20-150氟胶垫耐高温、耐酸碱、油类、试剂等场合0-180硅胶垫适用于高温场合-65-230 六、流程与接管方位板式换热器的流程是一定数量的板片按一定方法组成的。如图所示，组装时A板和B板交替颠倒排列，A、B板间形成网状通道，冷热介质由于密封垫片的

8、作用分别流入各自的通道内形成间隔流动，从而使冷热介质通过传热板片进行热交换。图2板式换热器的流程组合形式很多，都是采用不同的换向板片和不同的组装方法来实现的，流程组合形式可分为单流程，多流程和混合流程，如图3所示，要根据工艺条件来选择换热器的流程组合。流程组合标记示例： 热介质是2程，每个流程内并联8个流道图3板式换热器的流程组合形式不同，其接管方位也多种多样。各种接管形式对应的热、冷介质流程数如表一。表一接管形式热介质流程数冷介质流程数I11II12III13或1IV21V2或42或4VI23或1VII3或11VIII32IX33 各种接管形式的接管位置见图4，图中RJ：热介质进出口；RC:

9、热介质出口；LJ：冷介质进口；LC：冷介质出口。七、安装要求1、 按随机设备总图预埋地脚螺栓。2、 将设备对准地脚螺栓停放平稳。3、 拧紧地脚螺栓，使设备水平(通过减震垫或垫铁的方式)。4、 设有夹紧的设备按夹紧程序夹紧；清除法兰端面及管口内的杂物，按法兰端面配做密封垫片5、 当运用汽-液热交换时，汽体的入口应在上面。6、 按管、夹紧连接法兰；其它按工程设计图纸和使用条件配备所需的输入泵、液压阀、限流阀、压力表及自控阀门等。八、设备操作及故障处理(一)开机1、 设备运行前，应检查各夹紧螺栓有无松动，如有松动应均匀拧紧，拧紧时应保证两压紧板平行2、 打开设备接管处的各介质出口阀门；在流量、压力均

10、低于正常操作的状态下，缓缓打开冷侧的进口阀；观察设备之异常时调整各进出口阀门，使流量、压力均满足工艺要求达到正常工作状态。3、 换热器运行时，为防止一侧超压，进换热器冷热介质的进口阀应同时打开，或者是先缓缓的注入低压侧流体，然后再缓缓的注入高压液体。4、 用于食品行业的设备使用前应将换热器进行严格清洗消毒。清洗时蒸汽消毒可用热水进行，以便清除设备中油污和杂物。5、 在管路系统中应设有放气阀，开车后应排出设备中的空气，防止空气停留在设备中，降低传热效果。6、 冷热介质如含有大颗粒泥砂或其它杂物应先进行过滤，禁止用污水进行水压试验和运转使用，以防影响寿命。(二)停机降低冷、热流体的进口压力；先关闭

11、各进口阀；再关闭出口阀。(三)故障处理设备经长期运行一旦发生故障，原因有以下几种情况：(1)压降逐渐增大：造成此原因为介质不洁净或颗粒杂物太多，使板片结垢或流道堵塞。(2)介质混合：现象一、二次侧压力同步增加或减少，造成此原因为板片已被腐蚀穿孔。(3)泄漏：造成此原因多为密封垫片老化或者密封垫片材质选用不适，也可能是各夹紧螺杆的螺母松脱。凡出现上述各种现象，设备应停止运行，待设备降至室温后再行检查；如属情况(1)时，可松开螺母取下夹紧螺杆并将活动板体移至支柱端，取下板片用清水或肥皂水冲洗，如有固着物可用毛刷或纤维刷除去，严禁用金属刷子(设备无故障、长期运行的设备可按此方法进行清洗)、如属情况(

12、2)时，可透光检查板片或重新单侧交替打压查找裂纹板片予以更换；如情况(3)时，先检查夹紧螺杆的螺母是否松动及夹紧尺寸是否与设备安装图相符，如螺母松动一般夹紧尺寸偏大，可重新拧紧螺母是否松动及夹紧尺寸与图纸相符；若仍然泄漏则需打开设备检查密封垫片，若密封垫片从垫片槽中脱出，要重新粘贴，损坏的进行更换，多数密封垫片一起损坏时，要注意重新选择合适材料的密封垫片。(四)保养冬季停止运行的换热器应及时放掉设备内的介质或采取其它的防冻措施，避免冻坏设备。设备若长期不使用时，应将拧紧螺栓放松到规定尺寸，以确保垫片及换热器板片的使用寿命，使用时再按要求夹紧。设备经常运行时，在信号孔发现介质流出，应进行分析，如

13、是螺栓松动或由于长期热交换而伸长，按要求重新夹紧，但不得过紧以免压坏板片，如是密封垫片老化应予更换。九、密封垫片的更换1、取下板片拆下密封垫片用汽油将垫片槽内的残胶浸泡1小时后，擦净残胶；2、除去新密封垫片上的脏物；3、用毛刷将粘结剂(401或其它)均匀地涂于板片的垫片槽内(不宜过多)，按所需的A板或B板的数量帖上密封垫片，水平叠放平整并在上面压适当的重物，尽量放置于干燥处，经2-6小时即可干固重新装配。十、设备的水压试验1、 当设备经过重新装配后，在使用之前进行液压试验，过程如下：2、 检查设备的夹紧尺寸是否符合图纸要求；3、 充水或其它流体并排出空气；4、 装盲板；5、 接通试压泵或其它手

14、动试压装置；6、 按设计压力的1.25倍单侧交替打压保压30min无泄漏为合格。但特别注意的是：打压时压力应缓慢均匀地上升到要求的指标。十一、板式换热器的夹紧程序(见右图)按设计的流程图进行组装，并按规定顺序进行夹紧。夹紧时应先拧紧1、2、3、4号螺母。特别注意的是：在拧紧过程中两板体(活动板和固定板)之间任意位置的水平夹紧状态下的距离偏差不大于5mm;当夹紧至夹紧尺寸时，应认真检查两板体上、下、左、右的距离偏差不大于1mm。当设备充满液体(或气体)并带有压力时，不允许夹紧。夹紧顺序图十二、常见故障分析与排除见表2。表 二故障现象找出故障原因分析排除方法渗漏：板片与框架之间或框架外部接合部位渗

15、漏：松开接合部位，从外部检查，如查不出故障，请拆开换热器，寻找故障至接合部位1.2.3.4或至端片孔1.接合部位有缝隙(腐蚀)。2.接合部位密封垫错位。3.管受力使接合部位扭曲。4.端片密封垫损坏或腐蚀。5.端片有洞(腐蚀)。1.换接合件2.固定好密封环3.托起管子4.换密封垫5.换端片渗漏：板片渗漏标出两板片间渗漏区，拆开换热器确定渗漏部位(通过斑渍)密封垫无损坏而逐渐松动，见“原因分析”1-3条，密封垫无错位情况下，见“原因分析”3-7条可能会引起渗漏，如通知我厂，请标出具体位置。1.片组夹紧过头，造成密封槽损坏。2.密封垫错位。3.片组夹紧过头，支撑梁凹陷，板片扭曲。4.没完全夹紧。5.

16、板片放置颠倒。6.垫槽孔即双层密封区腐蚀。7.密封垫有裂纹或磨损、老化、腐蚀。1.换单片与多片2.重新粘合密封垫3.换板片4.重新夹紧5.板片换向6.换密封垫内漏：介质之间内漏：指换热设备内的两种介质由于某种原因造成高压侧介质向低压侧渗漏。监视渗漏的方法是要经常对低压侧的介质进行化验，从其成分的变化来判断。停机检查方法：1.拆开框架，擦清板片，观察检查漏片(可用透光、着色、目侧等办法)2.如查不出，可擦干净后重组，单侧打压，折开框架，凡不应有水的板侧有水则可制定这对板片有裂纹。换单片或多片清洗单片或多片并更换密封垫换热效率低：即低流速压降高设法确定迹象如下：1.压降问题(注意低流速，压降高引起

17、)2.换热效率问题：即正常流速效率1.压降问题：1.内部阻塞。2.流槽阻塞。3.板片错误放置即颠倒板片排列发生变化。4.介质粘性较强循环( 流动)较慢。5.蒸气凝结时，压降高受存在的非凝聚气体影响。1.拆开换顺清洗内部2.拆开接合部位、清洗出口3.重新排列板片4.重新选型或调整工况条件5.排除非凝聚气体2.换热效率问题：测量进、出口温度和流速，每次测量间隔10分钟、测量6次，按顺序变换每一测量的测量点。1.板片结垢。2.板片错误放置造成旁流。3.实际数据与标定数据不同。4.流速与标定值有出入。5.凝聚时故障可能由下列原因引起：非凝结气体。蒸气干度太低。冷凝汽排放阀或气泵过小。蒸汽控制阀故障。6

18、.换热器内有气体。7.系统设计的问题。1，2拆开换热器并进行清洗板片换向，变换板片排列3，4改变流速或要求5，6排除气体更换凝汽排放阀或气泵更换蒸汽控制阀7.修改系统/TABLE 板式换热器在氯碱中的工作原理（应用与维修） 众所周知,氯碱生产是一种高能耗的产业。近年来,随着氯碱厂生产规模的日益扩大,总能耗也越来越多。由于换热器的能耗和投资占烧碱的成本较高,因此应用新型的换热器在氯碱企业的扩建中显得越来越重要。板式换热器是一种结构紧凑、性能高效的换热设备。与列管换热器相比:它占地面积只相当于列管换热器的20%左右。由于增加扰动,强化了传热,传热效率提高了45倍。它组装灵活,热损失小,不需要保温层

19、,同时质量轻,拆卸、检修方便,广泛应用于各种工业生产中。1工作原理及性能对比在板式换热器中,板片是传热元件,悬挂在导杆上,板片上面还贴有密封垫片,板片按设计要求组装后压紧。流体在板式换热器内的流动,是通过板片上的角孔进入板片通道,冷热流体间达到换热的作用。普通的板式换热器主要用于无相变的换热场合,还有冷凝式板式换热器用于气体冷凝,以及耐压较高的焊接式板式换热器。板式换热器与管壳式换热器的性能对比见表1。2氯碱厂各工序使用实例在氯碱厂中,除了蒸发器的加热室和浓碱冷却器因结晶盐的存在无法使用板式换热器外,其它可使用换热器的工序,板式换热器均能很好地起作用。2.1硅整流工序硅整流工序的两种换热器均属

20、于液液换热。其中变压器的油冷却器可使用铝黄铜板片材质、耐油丁腈橡胶垫片的板式换热器;整流柜的纯水冷却器可使用1Cr18Ni9Ti的板片材质、丁腈橡胶垫片的板式换热器。2.2盐水工序盐水预热器属于气液换热,同时由于盐水介质电化学腐蚀的存在,板片材质必须使用1Cr18Ni9Ti以上奥氏体不锈钢,垫片为丁腈橡胶的冷凝式板式换热器。2.3氯气处理工序在氯气处理工序中,钛管冷却器板片可使用TA2钛材材质,由于湿氯气的化学腐蚀较重,所以选用耐氧化的三元乙丙橡胶垫片,同时有氯水的冷凝,必须使用冷凝式板式换热器;同样氯水冷却器可使用板片材质为TA2、垫片为三元乙丙橡胶的板式换热器;纳氏泵的循环酸、各塔循环酸换

21、热器板片可使用耐浓硫酸和氯气腐蚀的哈式合金C-276材质以及氟橡胶垫片。2.4液氯工序在液氯工序中,无论使用氨制冷还是使用氟里昂制冷,制冷剂的液化均可使用板片材质为1Cr18Ni9Ti的板式换热器,由于压缩后的气体压力较高,所以此板式换热器必须选用焊接式的,虽然板片无法拆检,但由于介质腐蚀性较弱,使用寿命仍可达8年以上。氯气液化器可使用板片材质为1Cr18Ni9Ti的冷凝式板式换热器、其垫片同钛管冷却器一样选用三元乙丙橡胶。2.5电解工序由于电解液的腐蚀包括氯离子的孔蚀、碱脆和电化学腐蚀,因此电解液预热器必须使用1Cr18Ni9Ti或Mo2Ti的奥氏体不锈钢板片材质、垫片选用耐强碱的丁基橡胶。

22、3使用中应注意的问题(1)当换热介质中含有固体颗粒、纤维状物质时,例如一次水或循环水,应当在换热器前面安装过滤器。(2)板式换热器投入使用时,应缓慢打开高温介质入口阀门,使其充满高温侧板程,然后再打开低温介质的入口阀门。严禁压力、温度急剧变化。(3)通过分析介质成分或判断压力变化情况,发现有两种介质相串通的现象时,应立即停车,查出并更换损坏的板片。(4)严格控制使用温度与压力在允许值以下,否则会加速密封垫的老化,造成严重泄漏等情况。(5)检查发现换热板束泄漏时,应做好标记,以便设备拆开后,迅速查出损坏的板片和密封垫片,换上新的换热板片和密封垫片。(6)开始运行时,发现换热器冷热不均,应先检查换

23、热器内是否有空气没放干净,然后检查换热板片是否加错,通道是否堵塞,并采取相应的有效措施进行处理。(7)板式换热器停车时,应缓慢关闭低温介质入口阀门,随即缓慢关闭高温介质入口阀门,然后关闭低温介质的出口阀门,再关闭高温介质的出口阀门。禁止压力、温度发生急剧变化。4清洗与维修4.1清洗清洗的间隔期应视板式换热器的使用情况而定。当板式换热器通道的阻力增加,换热效果下降时应进行清洗。4.1.1反冲洗法当板式换热器的流道阻力较轻或阻力降突然升高时,停车,从流道的反方向,用高于操作压力1.5倍的工艺介质反向冲洗。4.1.2手工清洗法如果板式换热器的流道阻力用反冲洗法无法消除,且换热板片结垢层很薄时,根据强

24、度的不同,可用软纤维的刷子洗刷,再用压力为0.2MPa的水冲刷干净为止。4.1.3化学清洗法当换热板片结垢层较厚,强度较高,用以上两种方法难以处理时,使用化学清洗法。一般采用10%的硝酸、2%的聚偏磷酸、5%的乙二胺四乙酸的混合溶液来清洗,也可用10%的硝酸加上蓝星清洗公司的专用缓蚀剂来清洗。最后用清水冲洗干净。4.2维修当板式换热器拆检清洗后或板片、垫片损坏时,应进行维修。(1)板式换热器在拆卸前,应测量板束的压紧长度尺寸,以便在重装时使用。(2)密封垫片若粘在两板片间的沟槽内,应小心地用工具从易剥离的部位插入,然后沿其周边进行剥离,切不可损坏板片和密封垫片。(3)检查换热板片是否有穿孔情况

25、,一般用放大镜检查。奥氏体不锈钢板片可先用磁铁粗检,再用放大镜检查。(4)如果发现介质出入口及通道内有杂物积累,则说明过滤器失效,应及时清扫过滤器。(5)换热板片结疤时,切忌用钢丝刷子来洗刷,尤其是不锈钢板片,以防止加速板片的腐蚀。(6)拆卸氯气处理的钛材板片时,严禁与明火接触,以防氧化。(7)检查密封垫片是否有老化、裂纹等缺陷,禁止用硬的物品在表面上乱划。(8)板式换热器的一个板片损坏而无备件时,可将此板片和相邻的板片同时取下,再拧紧夹紧螺栓。(9)板片组装时,可用刷子将密封胶涂在板片的沟槽内,然后压入密封垫片,最后把板片组装起来即可。5结论板式换热器是一种结构紧凑、高效的新型换热设备。在氯

26、碱生产中应用新型的板式换热器,占地面积比列管换热器减少80%,投资降低50%70%,传热效率提高了400%500%。由于选用的材质较好,使用中只要按规程操作就可以保证氯碱装置安全长周期运行。同时板式换热器质量轻,换热器外不需要保温。在使用中如果阻力增大或结垢,清洗比较容易。板片损坏或密封垫片泄漏时,拆卸、检修也比较方便。因此在氯碱生产中应尽可能选用板式换热器。板式换热器中常用液体的污垢系数值 液体名称 污垢系数(.m2./W) 软化水或蒸馏水 0.000009 城市用软水 0.000017 城市用硬水 0.000043 处理过的冷却水 0.000034 沿海或港湾水 0.000043 大洋的海

27、水 0.000026 河水、运河水 0.000043 机器夹套水 0.000052 润滑油 0.000009-0.000043 植物油 0.000007-0.000052 有机溶剂 0.000009-0.000026 水蒸气 0.000009 1.板式换热器原理图2 板式换热器的使用方法及维护 1、板式换热器的装置在用板式换热器作清汁加热时，换热器要尽量靠近蒸发罐，缩短清汁和汁汽的管路，减少温度降。最好将换热器前的入汁阀作为蒸发罐的入汁阀来控制(即不用换热器与蒸发罐之间的阀门控制)，避免在蒸发罐关小入汁阀时在换热器内产生附加压力甚至水锤现象。在进汁量减少时要同时关小它的进汽(或热水)阀，避免器

28、内温度和压力过高。板式换热器的连接管路要适当处理。要防止管路的重量及热胀冷缩的拉力或推力作用在它的连接法兰上，换热器的连接管路应装90弯头。它的进汽阀之前应有泄水阀，开机前将管内积水及污物排去，防止开机时发生水击及带入污物。物料管应设旁路及阀门，最低处设排底管。并应有试水压的接头，开用前分别对两面的通道试水压检查。各连接管口应装温度计和压力表。在用蒸汽加热时，汽凝水温度应只稍低于蒸汽温度(以饱和计算)，若下降过大则说明器内有积水，这会明显降低它的传热性能。换热器应配有良好的汽凝水排除设备。板式换热器的多块板片通过两侧的端盖和多个螺栓压紧成为一个整体。其中一侧的端盖是固定在机架上并用以连接管路，

29、另一侧端盖在装拆时可沿导轨移动。在物料全部为单程流动时，冷热流体的进出口共四根管子都连接在固定的端盖上，这种方式最便于管理和安装。此时全部板片的四角都开大圆孔，从头到尾贯通。每件板片的同一侧面都牢固地粘着一件有弹性的垫片。将螺栓上紧后，被压紧的垫片厚度等于板片波纹突出的高度，此时板片与垫片的突出端位于同一平面上，互相紧贴。垫片厚度一定要准确。如垫片过厚，则板片波纹不能互相接触，受压时会变形；如垫片不够厚，则上紧螺栓时会使板片波纹顶端紧贴后再压入而形成小凹坑，以后易穿孔泄漏。瑞典AM-20型的板片，所配垫片在压紧后的厚度为5.4mm。在安装之前，要先将垫片与板片粘结固定成为一体。板片在装置垫片的

30、位置上压有相应的凹坑，放入垫片，根据垫片的材质使用规定的胶粘剂和工艺进行粘结(某些垫片和粘合剂要经过加热硬化)。这种做法在已有的设备需更换垫片时比较麻烦，处理不好时会泄漏。国外厂家近年制造的板式换热器，可以不用粘合而用“搭扣式”(Clip on) 的固定方法，板片上装置垫片的位置处有特殊的结构，装上小扣环就可将垫片固定在沟槽内。这种方法简单易行，拆除更换旧垫片亦容易。这对于垫片易老化的使用场合更为适合。2、板式换热器的装拆新购买的换热器已装好成一个整体，可整体安装。如非必要，不应拆开。板式换热器的拆卸和再安装是很细致的工作，需由有经验的人员按一定的规则进行，以确保安装后密封良好，能正常使用。不

31、正确的装拆和安装会造成密封不良以至板片变形损坏，难以复原。换热器在拆卸之前要用钢尺测量板片组原来的厚度，应当分别在设备的上下左右四角分别测量并做好记录。在再安装时应尽可能恢复这一厚度。如增减板片数量，应先算出正确的总厚度。例如，用BR50板片80片，其公称厚度为：80(+0.) = mm安装压紧后的厚度与公称值之差应小于1%，上例厚度应在mm之间。板式换热器通常用612个螺栓压紧成整体。在装拆时这些螺栓应均匀平衡地上紧或放松，决不可松紧不匀。在拆卸放松螺栓时，应先放松中部螺栓，然后到四角。初时每次12圈，以后多些，重复多次至完全松开。要求在放松过程中，在四角测量板片总厚度，左右偏差不超过10m

32、m，上下偏差不超过25mm。在上紧螺栓时，应先上紧四角螺栓，再上紧中部螺栓，逐小进行，反复多次。要求上紧过程中板片组总厚度的不对称偏差亦不超过上述数值。装拆螺栓应当用一定长度的扳手，使施加的力矩适当。如BR50型的紧固螺栓为M30，规定扳手长度为500mm。国外供应的板式换热器常提供一个“限力扳手”，限定其上紧力矩不超过一定限度(当施加力矩过大时扳手自动打滑)。过长的扳手和过大的力矩是有害的，它可能使垫片压缩过度，以至将板片波纹顶部压成小凹坑。国内某糖厂的板式换热器就因此造成多块板片在该处穿孔而报废。在上紧或放松螺栓时，另一端是被端盖管制而不能转动的。换热器拆开后，板片应悬挂在机体支架上，如需

33、卸下来清理，要放在平滑的平台上，不可放在不平的地面上，更不可将多件板片叠起成堆，以免板片弯曲变形。每件板片在清理后应即挂回原位。不可用锤敲击，不锈钢薄板受锤击会引起内部结构变化，降低其防锈性能。在检查全部板片(可用渗漏剂）和垫片正常后，即将螺栓上紧复位。3、板式换热器的清洗板式换热器因其内部物料湍流强烈且板片表面很光滑，生成积垢较少，故亦称为“自洁式换热器”。如果在运行期间定期加大物料流量或使物料反向流动，可以将它内部的一些沉积物冲去，延长换热器的工作周期。在需要把换热器打开清洗前，先大量泵水冲洗也可除去其内部的部分沉积物。现代的化学工业和食品工业大力发展各种容器设备的化学清洗，简化清洗工作，

34、板式换热器也如此。食品工业中近年普遍推广“原位自动清洁技术”(Automatic Cleaning In-Place，简称CIP)，容器设备不用拆卸打开，分别用化学药剂和水进行清洁，由电脑按程序自动控制操作，大大提高了清洗工作的效率。对清净剂的配方和使用方法也不断研究改进。板式换热器的材料能抵受多种化学药剂的作用，而且它的内部容积较小，很便于用化学清洗。所用的化学药剂视积垢的种类和成份而定，如有机沉积物可用2%NaOH或碱性洗涤剂溶液，氧化物或碳酸盐沉积物用2%聚偏磷酸钠或三聚磷酸钠、或5%乙二胺四乙酸、或0.7%硝酸(按浓硝酸容积计)，使用温度为50，最高70。化学清洗后再反复泵水洗净。在良

35、好的情况下，板式换热器可以常年不拆开。在确实需要拆开清洗时，要小心操作，将板片逐件用水冲洗，用软布或软刷洗抹，或配合用适当的清洁剂。不可使用钢刷或其它坚硬的工具，以免把板片表面刮花。清洗后应即装回和紧固。板式换热器的结构与参数 板式换热器是由数十块(或更多)平板式换热片叠在一起压紧构成。板片是优质不锈钢板或钛板，厚0.60.8mm，用大型液压机在其表面上压出特殊设计的波纹。在板片的一侧表面上紧贴着用有机材料(丁晴橡胶、氟橡胶等)制造的垫片，以保持板片间的密封性。这些板片的两侧用刚性的端盖及用多个(612个)螺栓压紧，成为一个整体(与板框式压滤机相似)。每两件板片之间的空隙与垫片共同构成流体的通

36、道，物料由上而下或由下而上连续流动。每块板片的两侧分别流过冷的和热的流体，通过板片进行热交换，如下图所示。板片的波纹型式很重要，它决定了板片的工作特性。主要的波纹型式有：水平平直式(或称洗衣板形)、斜纹式、人字式(字形)和双人字型(字形)，斜形的波纹又有不同的斜角。换热板片波纹的设计和制造是板式换热器的技术关键。板片的波纹深度一般为56 mm ,垫片在压紧后的厚度和它相同，这样垫片与板片波纹的顶部是在同一平面上，互相紧贴。板片的四角各有一个大圆孔，分别作为冷热流体的进出通道。板片的波纹有两个很重要的功能：、提高传热性能。物料在两件波纹板之间的缝隙通过，这些波纹使流体不断改变流动方向，产生旋转和

37、扭转，形成许多微细的涡流，从而使流体内各部分的质点不断迅速转移，使热交换迅速进行；流体的强烈湍流还减少了悬浮微粒在换热面上的沉积和结垢，故被称为“自洁式换热器”；表面压成波纹也使实际换热面积增大了百分之几十；所有这些因素都显著加强了传热过程，使它的传热系数比一般管式加热器提高几倍。、提高板片的刚性和受压能力。在板片组合压紧以后，相邻两板间有很多波纹的突出点互相接触，形成很多支承点，从而大大增强了板片的刚性。因此，虽然板片的厚度很薄而面积又很大，也能承受相当高的压力。换热面的厚度比用加热管小得多，就大幅度减少了材料消耗和设备重量。板式换热器的型号以板片的型号来代表，每种型号的板片有一定的换热面积

38、和传热特性。每台换热器所用板片的数量视所需的总面积而定，变化幅度可以很大。换热器的框架长度则按安装板片的需要，每种型号均有几个不同长度的等级。板式换热器的板片是垂直放置的，物料从上方入，下方出；或从下方入，上方出；冷和热的物料安排成反方向流动，以取得最大的有效温度差，达到最高的效率。如果用蒸汽加热，应从上方进汽，下方排出凝缩水，被加热的物料则从下方入，上方出。板式换热器通常用单程的工作方式，这对板片和连接管路的布置是最有利的。在大多数情况下，适当地选择板片的型式和参数，可以用单程达到所需的热交换参数。但在某些特殊情况下，也可用双程或四程的方式(但绝不需要象管式加热器那样用很多程)。这类产品的主

39、要参数是：单片换热面积(m2)，最大装机面积(m2)，通道直径(mm)，最大物料量(t/h)，每通道流量(kg/s)，传热系数值(W/m2.K)，以及框架的尺寸等。有些设备还表明它的热力参数，如值和Je(kPa/HTU)等。值通常是以水对水在40下、压力降为50kPa时测出的数值；和Je值均随通过流体量而变化。在产品资料中还标明其容许的使用压力和温度。关于板式换热器的选用，生产厂家通常是根据用户提出有关的数据，主要是冷热两种物体的种类、数量和性质，以及工作的条件，由他们通过计算选择最佳方案，提供用户决定。但国内的制造厂,对某些行业较有经验，对某些行业仍经验不足，有时需由用户自行选定。这时要注意

40、如下几点： 1、加热面积不可按照原有管式加热器的面积，一般只需后者的3050。应通过有关传热的计算来决定(这种计算比较复杂，此处难以列出)。 2、注意设备的通道直径即角孔和连接管的直径，它决定了物料的最大通过量。如选用了较大的通道直径，在以后有需要时可以增加板片数量来提高物料处理量。直径不足会限制物料的流量。特别是在使用低压蒸汽作热源时，管径不足会使进汽量不足，严重降低换热器的性能。例如，管径为200mm的换热器，如管中蒸汽流速为30m/s，当蒸汽温度为100时, 通过的蒸汽量只为2t/h,110的蒸汽量为2.8t/h，120的蒸汽量为3.8t/h。它们不一定能满足加热糖汁的需要，这就会明显降

41、低板式换热器的性能。国内某糖厂新购的设备就因为这个问题(通道直径不足)而性能很差。3、板片之间的间距(缝隙宽度)也很重要，多数板式换热器的这一数值为56mm，可应用于液体，也可使用略有正压的水蒸汽(汽压0.030.1MPa)。有些产品的这一数值小于4mm，只能用于液体或压力较高的蒸汽；如使用低压蒸汽，则因通道面积不够限制了进汽量，也降低了换热器的性能。 4、如果设备的性能参数提供了值，应复算它是否适当。 目前通用的换热器的板片，由于片间的缝隙和空间较小，用于含有固体杂质(特别是纤维状物)的液体时易堵塞，而且不适宜使用压力很低(有真空)的水蒸汽为热源(因为它的比容和体积很大)。80年代末以后，开

42、发制成了一种“宽缝”(wide-gap)的、亦称自由流动(free-flow) 的板式换热器，板片间的宽度较大，平均宽度约12mm，板片之间的空间大很多，可用于含有纤维类杂质的液体，也可使用低压(有较高真空度)的、比容很大的蒸汽。这种板片的波纹深度大，用特殊设计的波纹形状来加强板片的刚性，板片之间的接触点较少。这种板片较难制造，价格也较高。 板式换热器的主要技术参数 板片材质:不锈钢（SUS304、316L、321） RS-2 工业纯钛Ti 哈氏合金等垫片材质：EPDM，NBR，食品专用垫，Viton, 氟橡胶, 石棉框架夹紧板材质:碳钢喷漆,碳钢包覆不锈钢，不锈钢。框架拉杆及上下梁材质：碳钢

43、镀铬、镀锌、发黑，不锈钢。板片形状:人字波纹形、水平平直波纹形、斜波纹形、竖波纹形、球形等。板片厚度:0.40.8mm（根据工作条件而定）设计温度: 20300设计压力: 2.5Mpa（最大） 注:设计温度可根据换热介质情况选用密封材料而定,最高可达360.但设计温度和设计压力有一定的关系,一般情况下,温度越高,承压越低. .流程组合根据工艺需要，可将板式换热器若干流道并联成一组，又将并联的组串联在一起，形成冷热介质的通道，这叫做板式换热器的流程组合。 选择板式换热器流程组合，是要依据工艺条件和生产能力的大小来选用单流程或多流程。流程数为1的流程组合称之为单流程；程数为2以上的流程组合，称之为

44、多流程。流程组合标记：程数程内并联流道数示例：2315111 即是一个多流程组合表示：甲：三个流道有二程，五个流道有一程乙：十一个流道有一程板式换热器的选型与计算方法 板式换热器的计算方法板式换热器的计算是一个比较复杂的过程，目前比较流行的方法是对数平均温差法和NTU法。在计算机没有普及的时候，各个厂家大多采用计算参数近似估算和流速-总传热系数曲线估算方法。目前，越来越多的厂家采用计算机计算，这样，板式换热器的工艺计算变得快捷、方便、准确。以下简要说明无相变时板式换热器的一般计算方法，该方法是以传热和压降准则关联式为基础的设计计算方法。 以下五个参数在板式换热器的选型计算中是必须的： 总传热量

45、(单位:kW). 一次侧、二次侧的进出口温度一次侧、二次侧的允许压力降 最高工作温度最大工作压力 如果已知传热介质的流量，比热容以及进出口的温度差，总传热量即可计算得出。 温度T1 = 热侧进口温度 T2 = 热侧出口温度 t1 = 冷侧进口温度 t2= 冷侧出口温度 热负荷 热流量衡算式反映两流体在换热过程中温度变化的相互关系，在换热器保温良好，无热损失的情况下，对于稳态传热过程，其热流量衡算关系为：（热流体放出的热流量）=（冷流体吸收的热流量）在进行热衡算时，对有、无相变化的传热过程其表达式又有所区别。（1） 无相变化传热过程式中Q-冷流体吸收或热流体放出的热流量，W；mh,mc-热、冷流

46、体的质量流量，kg/s； Cph,Cpc-热、冷流体的比定压热容，kJ/(kgK)；T1,t1 -热、冷流体的进口温度，K；T2,t2-热、冷流体的出口温度，K。（2）有相变化传热过程两物流在换热过程中，其中一侧物流发生相变化，如蒸汽冷凝或液体沸腾，其热流量衡算式为：一侧有相变化两侧物流均发生相变化 ，如一侧冷凝另一侧沸腾的传热过程 式中r,r1,r2-物流相变热，J/kg；D,D1,D2-相变物流量，kg/s。对于过冷或过热物流发生相变时的热流量衡算，则应按以上方法分段进行加和计算。对数平均温差(LMTD) 对数平均温差是换热器传热的动力，对数平均温差的大小直接关系到换热器传热难易程度.在某

47、些特殊情况下无法计算对数平均温差,此时用算术平均温差代替对数平均温差，介质在逆流情况和在并流情况下的对数平均温差的计算方式是不同的。 在一些特殊情况下，用算术平均温差代替对数平均温差。 逆流时：并流时：热长(F)热长和一侧的温度差和对数平均温差相关联。 F = dt/LMTD以下四个介质的物理性质影响的传热 密度、粘度、比热容、导热系数总传热系数 总传热系数是用来衡量换热器传热阻力的一个参数。传热阻力主要是由传热板片材料和厚度、污垢和流体本身等因素构成。单位：W/m2 or kcal/h,m2 . 压力降压力降直接影响到板式换热器的大小，如果有较大的允许压力降，则可能减少换热器的成本，但会损失

48、泵的功率，增加运行费用。一般情况下，在水水换热情况下，允许压力降一般在20-100KPa是可以解接受的。 污垢系数和管壳式换热器相比，板式换热器中水的流动是处于高湍流状态，同一种介质的相对于板式换热器的污垢系数要小的多。在无法确定水的污垢系数的情况下，在计算时可以保留10%的富裕量。计算方法 热负荷可以用下式表示： Q = m cp dt Q = k A LMTDQ = 热负荷 (kW)m = 质量流速 (kg/s) cp = 比热 (kJ/kg ) dt = 介质的进出口温度差 () k = 总传热系数 (W/m2 ) A = 传热面积 (m2) LMTD = 对数平均温差 总的传热系数用下

49、式计算： 其中：k=总传热系数(W/m2 )1 = 一次测的换热系数(W/m2 ) 2 = 一次测的换热系数(W/m2 )=传热板片的厚度(m)=板片的导热系数 (W/m ) R1、R2分别是两侧的污垢系数 (m2 /W) 1、2可以用努赛尔准则式求得。传热效率和传热单元数法 传热效率和传热单元数法 在传热计算中，传热速率方程和热流量衡算式将换热器和换热物流的各参数关联起来。当已知工艺物流的流量、进、出温度时，可根据前面介绍的方法，计算平均传热温差tm及热流量Q,从而求得所需的传热面积A，此类问题即前面提及的设计型计算问题。然而，当给定两物流的流量、进口温度以及传热面积、传热系数K时，却难以采

50、取解析方法直接确定两流体的出口温度。往往需采用试差方法求解。此类问题即前面所提及的操作型计算问题。对此，若采用1955年由凯斯和伦敦导出的传热效率及传热单元数法，则能避免试差而方便地求得其解。传热效率 传热单元数 假设冷、热两流体在一传热面为无穷大的间壁换热器内进行逆流换热，其结果必然会有一端达到平衡，或是热流体出口温度降到冷流体的入口温度；或是冷流体的出口温度升到热流体的入口温度，如图中(b)及(c)所示。然而究竟哪一侧流体能获得最大的温度变化（T1-t1），这将取决于两流体热容量流率(mCp)的相对大小。由热流量衡算式得： 可见，只有热容量流率相对小的流体才有可能获得较大的温度变化，将该流

51、体的热容量流率以(mCp)min表示，而相对大的热容量流率表示为(mCp)max。 (a)传热实际情况(b)冷流体Cpcmc相对小的理论极限情况 (c)热流体Cpcmc相对小的理论极限情况 将换热器实际热流量Q与其无限大传热面积时的最大可能传热量Qmax之比，称为换热器的传热效率。 逆流当较小时当较小时并流其温度变化最大的依然是热容量流率较小的流体，最大可能的传热温差仍为T1-t1。故具有相同的传热效率定义式。在换热器中，取微元传热面积，由热流量衡算和传热速率方程可得：对于热流体：为传热单元数取为常数，则有对于冷流体：多个换热器串联 传热单元数物理意义：全部温差变化相当于多少平均，NTU数值上

52、表示 单位传热推动力引起的温度变化；表明了换热器传热能力的强弱。传热效率与传热单元数的关系 换热器中传热效率与传热单元数的关系可根据热流量衡算及传热速率方程导出。热容量流率比整理不同流型，不同结构，则关系不同。在传热单元数相同时，逆流时换热器的传热效率总是大于并流时。已知R和NTU，可求得，进而求和，可避免试差计算 常用的板片材料常用的垫片材料料 常用的板片材料 奥氏体不锈钢： AISI 304,304L AISI 316,316L,316Ti 哈氏合金： Hastelloy C-276,C-22 其他： SMO 254 钛TA1、钛钯合金 常用的垫片材料料 材料名称 耐温() 适用介质 丁晴橡胶(NBR) 130-140 食品果汁,油,碱,甲醇,洗涤剂 丁基橡胶(RCB) 140 有机酸、无机酸、浓碱液乙丙橡胶(EPDM) 150 酸、碱、酮溶液,醇类 维通(Viton) 180 浓酸、有机溶剂、酒精 硅橡胶 175 食品、油、脂肪、酒精海帕纶(CSM) 100 抗氧化剂、油酸 丁苯橡胶(SBR) 一般非油