板式换热器原理

板式换热器工作原理当前第1页\共有18页\编于星期五\2点当前第2页\共有18页\编于星期五\2点概述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。各种板片之间形成薄矩形通道，通过板片进行热量交换。板式换热器是液—液、液—汽进行热交换的理想设备。它具有换热效率高、热损失小、结构紧凑轻巧、占地面积小、应用广泛、使用寿命长等特点。在相同压力损失情况下，其传热系数比管式换热器高3-5倍，占地面积为管式换热器的三分之一，热回收率可高达90%以上。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。当前第3页\共有18页\编于星期五\2点板式换热器的结构当前第4页\共有18页\编于星期五\2点板式换热器的组成板式换热器主要是由传热板片、密封垫片、固定板、活动板、夹紧螺栓、支架、横梁等组成。一、传热板片传热板片是换热器主要起换热作用的元件，一般波纹做成人字形，按照流体介质的不同，传热板片的材质也不一样，大多采用不锈钢和钛材制作而成。二、密封垫片板式换热器的密封垫片主要是在换热板片之间起密封和介质导流的作用。材质一般为三元乙丙橡胶，根据不同介质可采用不同橡胶。三、固定板和活动板两端压板主要是夹紧压住所有的传热板片，保证流体介质不泄漏。四、夹紧螺栓夹紧螺栓主要是起紧固两端压板的作用。夹紧螺栓一般是双头螺纹，预紧螺栓时，使固定板片的力矩均匀。五、支架支架起着支撑整个框架的作用。六、横梁主要是支承换热板片，使其拆卸、清洗、组装等方便。当前第5页\共有18页\编于星期五\2点板式换热器工作原理：两种不同的介质（冷/热）通过相应的角孔实现热量传递，流于A、B两种不同通道实现冷介质加热或热介质降温的过程。换热器的流程是由许多板片按一定工艺及需方技术工作要求组装而成的。组装时A板和B板交替排列，板片间形成网状通道四个角孔形成分配管和汇合管，密封垫（垫片目前市场上有的分为三种：粘垫“用胶水粘在板片上”这种比较普遍，维修和更换胶垫比较困能、挂垫“有小挂扣可以直接挂在板片上”这种维修更换比较方便简单、按扣式“有小的按豆可以直接按扣在板片上”在维修和更换上与挂扣的相似）把冷热介质密封在换热器里，同时又合理的将冷热介质分开而不致混合。在通道里面冷热流体间隔流动，可以逆流也可以顺流，在流动过程中冷热流体通过板壁进行热交换。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组装来实现的，流程组合形式可分为单流程，多流程和汽液交换流程，混合流程形式。板式换热器的原理当前第6页\共有18页\编于星期五\2点（板式换热器与列管式换热器的比较）1.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，所以传热系数高，一般认为是列管式的3-5倍。2.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列管式的2-5倍，也不像列管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小。3.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。4.重量轻；板式换热器的板片厚度仅为0.4-0.8mm，而列管式换热器的换热管的厚度为2.0-2.5mm，列管式的比板式换热器的框架重得多，板式换热器一般只有列管式重量的1/5左右。板式换热器的特点当前第7页\共有18页\编于星期五\2点（板式换热器与列管式换热器的比较）5.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。6.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。7.工作压力不宜过大，可能发生泄露；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。8.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。板式换热器的特点当前第8页\共有18页\编于星期五\2点板片的定位方式板式换热器采用独特的燕尾槽结构的多点定位方式。如图，这种定位方式采用机械定位的“一面二销”的基本原则，从而开放一个工件的自由度，这种定位方式防止产生过定位现象。板式换热器采用波纹板为定位平面，一侧采用全面限制自由度的方法，另一侧采用非全面限制自由度的方式，在纵向方向上可以伸长。板片在受热及夹紧受力时，可以延纵向方向向下延伸，能够大大降低板式换热器的泄漏机会，板片无变形，并使板式热热器在框架上定位更精确，同时拆装更为方便快捷。以往淘汰的板式换热器上下定位孔采用全封闭自由度的圆孔式定位方式，如上右图示，这种定位会造成过定位现象，板片在受热膨胀及夹紧受力时不能伸缩，发生板片翘曲造成泄漏，同时板片的拆装非常困难，板片的定位精度低，影响了外观质量。当前第9页\共有18页\编于星期五\2点板片的定位方式板式换热器检修周期一般为二到三年一次，为避免板片在拆装时上下定位槽发生变形，采用了加强设计，同进进行翻边加工，维修即不会使定位槽发生变形，多次拆装后定位仍然精确，定位点更耐磨，同时也起到了防止定位槽对维修人员的损伤。为了达到人性化设计的要求，使装配板式换热器时更为便捷，我们在板式换热器的每一张板片的四个角孔采用辅助定位裙边，这些裙边为锥形结构，在第一张板片能够正确装机后，其后板片可以通过四个角定位裙边，自动对入正确的装配位置，达到自动对位之目的，使装配板式换热器时更为便捷，实现“傻瓜式”装配。当前第10页\共有18页\编于星期五\2点密封结构和垫片板式换热器垫片结构采用的独特的三角形屋顶设计(见图),其密封型式为线密封，线接触密封作为密封领域公认的最佳的可靠型式被用于板式换热器的垫片结构上。这种结构可以保证板片在夹紧受力时垫片中间受力最大，在较小的夹紧力作用下实现较大的密封作用力，从而保证了良好的密封性能并使垫片在较小的作用力下工作，多次拆装后垫片永久变形小，同时对垫片槽的弯曲应力也很小，不会产生永久变形，达到装配精确，如右图所示。当前第11页\共有18页\编于星期五\2点密封结构和垫片垫片槽采用封闭式设计，使垫片在夹紧时不会接触到大气，垫片与外界空气及内部介质接触较少，减缓了垫片的老化和腐蚀，延长了垫片的使用寿命，从而实现了板式换热器长期安全可靠运行。以往已淘汰的产品采用平板式面密封，接触面很大，在施加较大夹紧力的情况下才能实现密封，垫片永久变形大，板片垫片槽变形也较大，同时垫片槽为开放式设计，垫片与介质及空气接触较多（如图），垫片更容易老化，难以保证设备长期稳定运行。当前第12页\共有18页\编于星期五\2点双泄露观察孔线性密封辅助定位系统（裙边）主定位系统当前第13页\共有18页\编于星期五\2点垫片与板片的连接方式免粘接方式免粘接方式一般适用于中小板型，突出特点是检修方便，减轻腐蚀。固化粘接方式固化粘接方式适用于大板型粘接密封形式的胶垫，其能够实现密封胶垫与板片高强度结合，减少了密封胶垫更换频次，一般适用于介质相对清洁的场合。其中固化粘接是将胶均匀地涂在已经清洁过的垫片槽内，把干净的新垫片粘贴在板片上，注意垫片与垫片槽的位置。粘接后在用手抚平，保证垫片全部粘接上。贴好垫片的板片要放在平坦、阴凉、通风的地方自然干固后才可安装使用。当前第14页\共有18页\编于星期五\2点常见故障外漏主要表现为渗漏（量不大，水滴不连续）和泄漏（量较大，水滴连续）。外漏出现的主要部位为板片与板片之间的密封处、板片二道密封泄漏槽部位以及端部板片与压紧板内侧。串液主要特征为压力较高一侧的介质串入压力较低一侧的介质中，系统中会出现压力和温度的异常。如果介质具有腐蚀性，还可能导致板式换热器密封垫片的腐蚀。串液通常发生在导流区域或者二道密封区域处。压降大介质进、出口压降超过设计要求，甚至高出设计值许多倍，严重影响系统对流量和温度的要求。在供暖系统中，若热侧压降过大，则一次侧流量将严重不足，即热源不够，导致二次侧出温度不能满足要求。供热温度不能满足要求主要特征是出口温度偏低，达不到设计要求。当前第15页\共有18页\编于星期五\2点板片存在的几种腐蚀类型

目前板式换热器板片通常采用奥氏体不锈钢、钛及钛合金、镍及镍合金等材料制造，对于这些材料的板式换热器存在的腐蚀类型有：全面腐蚀破裂点蚀缝隙腐蚀晶间腐蚀应力腐蚀破裂腐蚀疲劳氢损伤选择性腐蚀当前第16页\共有18页\编于星期五\2点弹性密封垫的使用寿命影响因素

（1）换热器的工作方式（连续的还是不连续的，间断工作对垫片寿命影响非常大

（2）换热的介质和使用的清洁剂的腐蚀性，垫片都是橡胶制品，对某些介质其耐腐蚀性能比较差。

（3）最高工作温度

每种垫片都有其最高工作温度，工况运行时不能超过其最高温度。

（4）最高工作压力

同样，换热器在出厂前都会根据用户提供的设计压力进行1.25倍压力检测，在工作运行环境中工作压力不能超过设计压力。

（5）由于过大的压力和不均衡的压力而使弹性密封垫的应力较大

（6）自然老化

当前第17页\共有18页\编于星期五\2点板式换热器的清洗方法应根据不同的垢质选用不同的清洗方法，清洗方法分为：机械清洗、化学清洗。机械清洗适用性较强，应采用拆机清洗方式，适用于软垢及软垢（如藻类等），清洗应注意避免损伤板片及垫片。化学清洗可以采用拆机清洗或在线清洗，清洗剂的选用应根据垢质组分选用不同的清洗剂，如