板式换热器常见知识

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

数而、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2.5MPa提高到8.0MPa,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。

板式换热器的特点：

L对数平均温差大。

2.占地面积小，结构紧凑，清洗方便。

3.重量轻，板片的厚度一般在0.4—0.7mm。

4.传热系数高，板片的波纹能使流体在较小的流速下产生湍流。

5.可改变换热面积或流程组合，增加或减少板片数量即可达到所需的换热面积，改变

板片的排港列，可适用于不同的换热器。

6.价格低。

板式换热器的工作原理

板式换热器是由许多波纹形的传热板片，按一定的间隔，通过橡胶垫片压紧组成的可拆卸

的换热设备。板片组装时，两组交替排列，板与板之间用粘结剂把橡胶密封板条固定好，其

作用是防止流体泄漏并使两板之间形成狭窄的网形流道，换热板片压成各种波纹形，以增加

换热板片面积和刚性，并能使流体在低流速成下形成湍流，以达到强化传热的效果。板上的

四个角孔，形成了流体的分配管和泄集管，两种换热介质分别流入各自流道，形成逆流或并

流通过每个板片进行热量的交换。

其特点：（1）体积小，占地面积少；（2）传热效率高；（3）组装灵活；（4）金属消

耗量低；（5）热损失小；（6）拆卸、清洗、检修方便；（7）板式换热器缺点是密封周边

较长，容易泄漏，不能承受高压。

板式换热器有哪几部分组成？有什么作用？

板式换热器主要由传热板片、密封垫片、两端压板、夹紧螺栓、支架等组成。

各部件作用如下：

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作用。材质有：丁月青橡胶，三元乙

丙橡胶，氟橡胶等，根据不同介质采用不同橡胶。

三、两端压板

两端床板主要是火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、挂架

主要是支承换热板片，使其拆卸、清洗、组装等方便。

造成板换泄漏的主要原因

1)换热板片腐蚀穿透；

(2)换热板片有裂纹；

(3)夹紧螺栓紧固不均匀；

(4)换热板片变形太大；

(5)密封垫片断裂或老化；

(6)密封垫片厚度不均；

(7)密封垫片压偏。

板换腐蚀失效类型

①点蚀：由“闭塞电池腐蚀”(OcludedCellCorrosion)作用引起的一种局部腐蚀一使

局部金属表面的钝化膜破坏，形成尺寸小于1mm的穿孔或蚀坑。例如,在不锈钢板片表面生

锈或积垢(碳化物、二氧化硅垢层)处,因导热不良、介质的pH值减小产生的腐蚀；

②缝隙腐蚀：由“闭塞电池腐蚀”作用引起的一种呈斑点状或溃疡形的局部腐蚀。同点蚀

的主要区别是腐蚀产生在金属零件的缝隙处，由于滞留介质的电化学不均匀性而导致的。例

如，密封垫片槽底或板片封闭流道的角孔垫片外侧处产生的腐蚀；

③应力腐蚀开裂：在静态拉伸应力与电化学介质共同作用下，由阴极溶解过程引起的金属

局部腐蚀裂纹或断裂。例如，板片压制成型时将产生残余内应力，若与介质中的卤素离子(如

Cl-、F-等离子)或H2s接触可能引起应力腐蚀开裂；

④晶间腐蚀：起源于金属表面并沿晶粒边界深入到内部的腐蚀，可导致晶粒间的结合力丧

失,使材料的强度大大降低。例如，不锈钢在过敏温度范围(400℃~600℃)内产生的腐蚀;

⑤均匀腐蚀：接触介质的金属表面全部或大部分被腐蚀的现象。例如，板片选材不当,或使用

期过长，超过了允许使用寿命；

⑥其他腐蚀失效：主要有露点腐蚀、磨蚀、微生物腐蚀等。例如，含有酸性物质的热蒸汽

与冷的板片接触，可引起露点腐蚀；板片的介质入口角孔处和导流区的流速过高，或流体中

含有砂粒类颗粒物时，可导致磨蚀；海水中的藻类、细菌、原生物等，可导致板片的微生物腐

蚀。

以上几种腐蚀失效中，Cr-Ni奥氏体不锈钢的应力腐蚀开裂约占50%,点蚀和缝隙腐蚀共约

占20%,所以最危险、最常见。

板换常用板片材质

①304型不锈钢

这是最廉价、最广泛使用的奥氏体不锈钢（如食品、化工、原子能等工业设备）。适用于一

般的有机和无机介质。例如，浓度＜30%、温度W100C或浓度230%、温度＜50℃的硝酸;

温度W100C的各种浓度的碳酸、氨水和醉类。在硫酸和盐酸中的耐蚀性差；尤其对含氯介

质（如冷却水）引起的缝隙腐蚀最敏感。在含氯水溶液中的适用条件，见表1・34。PRE为19。

②304L型不锈钢

耐蚀性和用途与304型基本相同。由于含碳量更低（W0.03%），故耐蚀性（尤其耐晶间腐

蚀，包括焊缝区）和可焊性更好，可用于半焊式或全焊式PHE。

③316型不锈钢

适用于一般的有机和无机介质。例如,天然冷却水、冷却塔水、软化水；碳酸；浓度＜50%

的醋酸和苛性碱液；醇类和丙酮等溶剂；温度W100C的稀硝酸（浓度V20%=、稀磷酸（浓

度V30%=等。但是，不宜用于硫酸。由于约含2%的Mo,故在海水和其他含氯介质中的耐

蚀性比304型好,完全可以替代304型，见表1-34。PRE为25。

④316L型不锈钢

耐蚀性和用途与316型基本相同。由于含碳量更低（或0.03%）,故可焊性和焊后的耐蚀性

也更好，可用于半焊式或全焊式PHE。PRE为25。

⑤317型不锈钢

适合要求比316型使用寿命更长的工况。由于Cr、Mo、Ni元素的含量比316型稍高，故耐

缝隙腐蚀、点蚀和应力腐蚀的性能更好。PRE为30。

⑥AISI904L或SUS890L型不锈钢

这是一种兼顾了价格与耐蚀性的高性价比的奥氏体不锈钢，其耐蚀性比以上几种材料好，特

别适合一般的硫酸、磷酸等酸类和卤化物（含Cl—、F-）o由于Cr、Ni、M。含量较高,

故具有良好的耐应力腐蚀、点蚀和缝隙腐蚀性能。在含氯介质中的适用条件，见表1・34。PRE

为36。

⑦Avesta254SMO高级不锈钢

这是一种通过提高Mo含量对316型进行了改进的超低碳高级不锈钢，具有优良的耐氯化物

点蚀和缝隙腐蚀性能，适用于不能用316型的含盐水、无机酸等介质c在含氯介质中的适用

条件，见表5-11。PRE为47。

⑧HastelloyC-276

这是一种昂贵的超低碳Ni（57%）-Cr（16%）-Mo（16%）合金一C族银基合金中的主

要品种。Hastelloy是theCabotCo.公司的注册商标。国外，20世纪60年代开始生产，己有

5.5万吨以上用于各种工业，具有良好的耐蚀性：在低PH介质中几乎不受C1-的影响；对

各种浓度的硫酸耐蚀性极好，是可用于热浓硫酸的少数几种材料之一；广泛用于有机酸（如

甲酸、醋酸）、高温HF酸和一定浓度的盐酸（＜40%=、磷酸（W50%）；氯化物、氟化物

和有机溶剂（如甲醇、乙醇）。PRE为69。

最近几十年来板式换热器发展很快，主要表现在以下几个方面。

（1）板式换热器的种类越来越多，技术性能越来越好，应用范围越来越广。

①板式换热器的种类：

从板式换热器的连接方式上看:从可拆式板式换热器发展到钎焊式板式换热器。从半焊接式、

全焊接式发展到板壳式换热器。

从板片的形式上看：从对称型发展到非对称型。

从板片的流道上看：从对称流道发展到宽窄流道、宽宽流道。

从板片波纹的深浅看：从波深为3~5mm的一般板发展到波深为2~2.5mm的浅密波纹板。

②板式换热器的技术性能越来越好

图表示板式换热器的设计温度、设计压力范围。

?工作温度从可拆式的260C发展到板壳式的1000C。

?工作压力从可拆式型的2.5MPa发展到板壳式的8.0MPa.

?传热系数从2000W/m2♦k发展至12000W/m2・k。

?最大当量直径28mmo

?最大可拆式单板换热面积4.75m2o

?最大焊接式单板换热面积18m2。

?最小钎焊式单板换热面积0.006m2。

?最大可拆式单台换热面积2500m2。

?最大全焊式单台换热面积10000m2.

?最大接管尺寸500mm

换热器研究和发展方向

1、物性模拟研究

换热器传热与流体流动计算的准确性，取决于物性模拟的准确性，一直为传热界重点研究课

题之一，特别是两相流物性的模拟，两相流的物性基础。来源于实验室实际工况的模拟，反映了

与实际工况的差别，纯组分基本上准确，但油气的组成就与实际工况相差较大，特别是带有固体

颗粒的流体模拟更复杂，为此带来的情况下准确率更高，为此换热器计算更精、材料更节省，物

性模拟将代表换热器的经济技术水平。

2,分析设计的研究

分析设计是近代发展的一门新兴科学，美国ANSYS软件技术一直处于国际领先技术，通过

分析设计可以得到流体的流动分布场，也可以将温度场模拟出来，这无疑给流路分析法技术带来

发展，同时也给常规强度计算带来更准确、快捷、准确的手段。在常规强度计算仲，可模拟出应

力的阿分布图，是无法得到的计算结果能方便、快捷准确的得到，使换热器更加安全可靠。这一

技术随着计算机应用的发展，将带夹技术水平的飞跃，将会逐步取代强度试验，摆脱实验室繁重

的劳动强度。

3、大型化及能耗研究

换热器将随装置的大型化而大型化，直径将超过5m,传热面积将达到10000m2,紧凑型换热器将

受欢迎，板壳式换热器、折流杆换热器、板翅式换热器、板式空冷器将得到发展，振动损失将逐

渐克服，高温、高压、安全、可靠的换热器结构将朝着结构简单、制造方便、质量轻发展。随着

全球水资源的紧张，循环水将被新的冷却介质取代，循环设备将被新型、高效的空冷器所取代。

保温绝热技术的发展使热量损失将减少到目前的50%以下。

4、强化技术研究

各种新型、高效换热器将逐步取代现有常规产品，电场动力效应强化传热技术、添加物强化

沸腾传热技术、通入惰性气体强化传热技术、滴状冷凝技术、微生物传热技术、磁场动力传热技

术将会在新的世纪得到研究和发展，同心管换热器、高温喷流式换热器、印刷线路板换热器、穿

孔板换热器、微尺度换热器、微通道换热器、流化床换热器、新能源换热器将在工业领域及其它

领域得到研究和应用。

5、新材料研究

材料将朝着强度高、制造工艺简单、防腐效果好、质量轻的方向发展，随着稀有金属价格的

下降，钛、包等稀有金属使用量将扩大，Cr-M。钢材料将朝不预热和后热的方向发展。

6、控制结垢及腐蚀的研究

国内污垢数据基本上是20世纪60年代至70年代从国外照搬过来的，40年来污垢研究技术

发展缓慢，随着节能、增效要求的提高，污垢研究将会受到国家的重视和投入，通过对污垢形成

的机理、生长速度、印象影响因素的研究，预测污垢曲线，从而控制结垢，这对传热效率的提高

将带来重大的突破，保证装置低耗能、长周期的运行，超声防垢技术将得到大力发展。

腐蚀技术的研究将会有所突破，低成本的防腐涂层，特别是金属防腐镀层技术将得到发展，

电化学防腐技术将成为主导。

换热器的定义

定义1:

在不同温度的流休间传递热能的装置称为热交换器.在换热器中至少要有两种温度不

同的流体，•种流体温度较高，放出热量

定义2：

余热回收设备工业窑炉实现余热回收的设备主要是换热器，又称为热交换器，热处理过

程中广泛用于流体之间的热量交换

定义3：

在工程上将某种流体的热量以一定的传热方式传递给他种流体的设备称为热交换器.

在这种设备内至少有两种温度不同的流体参与传热高温流体放出热量而低温流体吸收热量

换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。换热器是化工、石油、

钢铁、汽车、食品及其他许多工业部门的通用设备，在生产中占有重要地位。尤其在化工生

产中，换热器可作为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等，应用其为广泛。

近年来，随着我国石化、钢铁等行业的快速发展，换热器的需求水平大幅上涨，但国内企

业的供给能力有限，导致换热器行业呈现供不应求的市场状态，巨大的供给缺口需要进口来

弥补。

根据海关的统计（见表1），2001〜2005年，我国平均每年从国外进口

换热器22.49万台，总金额达到14.02亿美元。其中，仅2004年一年就进口了34.11万台，

共计4.9亿美元。

虽然，我国的换热器出口数量也不少，但其规模远远小于进口规模（见图1）。2001年，我

国换热器的进口数量、金额和均价分别比出口数量、金额和均价多44640台、8021.6万美元、

245.72美元/台;但到了2005年，进出口间的差距已扩大到75667台、34517万美元和1347.57

美元/台。这说明，我国换热器市场增长的速度远远超过了供给增长的速度。

同时，我国出口的换热器均价平均不到进口均价的一半，2005年更是降到了25%以下。

可以想见，我国出口的产品多是附加值低的中、低端产品，而进口的产品多是附加值高的高

端产品。这充分说明我国对高端换热器产品需求旺盛但供给不足的市场现状。预计“十一

五”期间，我国的换热器进口规模还将维持在一个相对较高的水平（约200〜300万台之间），

且更加向高端产品集中。

根据中华人民共和国国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要，“十一五”期间我国

经济增长将保持年均7.5%的速度。而石化及钢铁作为支柱型产业，将继续保持快速发展的

势头，预计2010年钢铁工业总产值将超过5000亿元，化工行业总产值将突破4000亿元。

这些行业的发展都将为换热器行业提供更加广阔的发展空间。

未来，国内市场需求将呈现以下特点：对产品质量水平提出了更高的要求，如环保、节能

型产品将是今后发展的重点；要求产品性价比提高；对产品的个性化、多样化的需求趋势

强烈；逐渐注意品牌产品的选用；大工程项目青睐大企业或企业集团产品。

国内经济发展带来的良好机遇，以及进口产品巨大的可转化性共同预示着我国换热器行

业良好的发展前景。同时，行业发展必须要注重高端产品的研发

1）板式换热器拆卸前，首先测量板束的压紧长度尺寸，做好记录（重装时应比原尺寸压

得更紧点）；

（2）拆下夹紧螺栓和全部换热片；

（3）取下各板片上的密封垫片（如粘接式胶条，为防止金属划伤板片，尽量不采用金属

方法取下胶条，可采取液氮急冷法或其他方式，使橡胶板条急冷变形，然后撕下；

（4）清理密封槽内的残余粘结剂，清洗板片上的污垢；

（5）用灯光或渗透法检查传热板片有无裂纹或穿孔。检查板片上是否有凹坑或变形；

（6）修复或更换损坏的板片；

（7）重新组装固定好密封条的板片；

（8）挂片完毕，放好两端压盖，并穿固定螺栓；

（9）用力矩扳手均匀地拧紧螺栓达到压紧长度尺寸

（10）整体试压。首先将板片一侧的流体通道的下端入口管盲死，装满水，然后在板片另

一侧的工作介质通道出口管上加一带放气短管的管板，在试压侧装上压力表。充满水后用试

压泵加压并保压30min,压力无下降即可连接外管。

换热器询价的误区

误区一、只比较换热面积

很多用户在询价时，只向询价单位提供换热面积，其实不管那种类型的换热器，同样

换热面积的情况下，型号不同、结构组成不同、所用材质规格不同、流程组合不同，它们的

价格是不具备可比性的，而且在使用过程中所表现出来的工作性能也会有很大差距。

误区二、拿着某一个厂家的选型单询价

不同的生产厂家，缘于自身的加工能力、实际应用经验、推荐习惯等因素，往往对用

户的某一使用要求及工艺工况并不理解得十分透彻，设计选型会出现偏颇。如果客户拿着这

样的选型单询价势必影响到采购质量，最好得方式是只提供工艺条件要求各制造厂据此自行

设计选型。

误区三、只买最便宜的厂家

许多客户认为同样的要求给到各供应商询价，应该是一样的东西，哪家便宜买哪家，

其实往往是错的，要善于综合比较，技术势力、制造能力、企业信誉、售后服务等都应参考,

否则的话损失更大，并且容易得出一些错误结论。俗话说得好：“不怕不识货，就怕货比货”。

换热器除垢

因为换热器大多是以水为载热体的换热系统，由于某些盐类在温度升高时从水中结晶析

出，附着于换热管表面，形成水垢。在冷却水中加入聚磷酸盐类缓冲剂，当水的PH值较高

时，也可导致水垢析出。初期形成的水垢比较松软，但随着垢层的生成，传热条件恶化，水

垢中的结晶水逐渐失去，垢层即变硬，并牢固地附着于换热管表面上。

此外，如同水垢一样，当换热器的工作条件适合溶液析出晶体时，换热管表面上即可积

附由物料结晶形成的垢层；当流体所含的机械杂质有机物较多、而流体的流速又较小时，部

分机械杂质或有机物也会在换热器内沉积，形成疏松、多孔或胶状污垢。

换热器管束除垢的方法主要有下列三种。

一、手工或机械方法

当管束有轻微堵塞和积垢时，借助于铲削、钢丝刷等手工或机械方法来进行清理，并

用压缩空气，高压水和蒸汽等配合吹洗。当管子结垢比较严重或全部堵死时，可用管式冲水

钻（又称为捅管机）进行清理。

二、冲洗法

冲洗法有两种。第一种是逆流冲洗，一般是在运动过程中，或短时间停车时采用，可

以不拆开装置，但在设备上要预先设置逆流副线，当结垢情况并不严重时采用此法较为有效。

第二种方法是高压水枪冲洗法。对不同的换热器采用不同的旋转水枪头，可以是刚性的,

也可以是绕性的，压力从lOMPa至200MPa自由调节。利用高压水除污垢，无论对管间、

管内及壳休均适用。高压水枪冲洗换热器效果较好。应用广泛。

三、化学除垢

换热器管程结垢，主要是因为水质不好形成水垢及油垢的结焦沉淀和粘附两种形式，

用化学法除垢，首先应对结垢物质化验分析，搞清结垢物性质，就可以决定采用哪种溶剂清

洗。一般对硫酸盐和硅酸盐水垢采用碱洗（纯碱、烧碱、磷酸三钠等），碳酸盐水垢则用酸

洗（盐酸、硝酸、磷酸、氟氢酸等）。对油垢结焦可用氢氧化钠、碳酸钠、洗衣粉、液体洗

涤剂、硅酸钠和水按一定的配比配成清洗液进行清洗。采用化学清洗的办法，现场需要重新

配管，比较花费时间。

板式换热器由其结构特点所决定，它的安装比较方便和灵活，以下对板式换热器的零件组装

和系统安装方面需注意的事项加以说明.

一、板式换热器的零件组装

关于板式换热器的零件组装，无论是制造厂向使用单位发运零件,进行现场组装，还是

使用单位在检修设备拆开板式换热器后再组装,都必须按照以下顺序进行：

1.认真阅读随机文件（合格证、材质证、流程图、装配图和装箱清单等）。

2.检查板片、接管、垫片的材质是否与换热器内介质的耐腐蚀性要求相一致。

3.按图纸检查所有的零件是否齐全、型号、尺寸是否与图纸相符。

4.将板片的垫片槽擦干净，均匀地涂上粘结剂，粘上垫片，然后把板片整齐地置放在一起,

压上一定的重物。

5.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1.234.号螺母，然

后再拧紧5.678.9.10号螺母。

6.液压试验要按单侧分别进行，试验压力为设备设计压力的1.25倍，保压30min,检查

所有密封和焊接部位，均无渗漏为合格。

二、使用单位的系统安装

使用单位的系统安装是指制造厂发至使用单位的设备或使用单位检修好的设备向

应用工位上的安装。这种情况应按下面说明进行：

1.将设备放在基础上，固定地脚螺栓。

2.检查管道的冷、热介质进出口与设备上的接管是否一致。考虑到检修方便，管道与换

热器联接时最好用短节。

3.换热器的冷、热介质进出口都应安装温度计和压力表。

三、换热器零件组装与设备安装时的注意事项

1.吊装时要注意设备的重心。

2.向垫片槽粘接垫片时，，应确保垫片上和板片的垫片内没有砂子、油污、铁屑和焊剂等

杂物，以免损坏密封，引起泄漏。

3.拧紧螺栓时用力要均匀，并不断地测量两压紧板内侧的距离，保证两压紧板间平行度

偏差不大于3MM,夹紧到规定尺寸后，平行度偏差不大于1MM,以免垫片压偏或滑出垫

片槽，同时，一边夹紧一边细查，观察是否有垫片、板片发生错位等现象。

4.液压试验的液体一般采用水，水温不应低于5度，试验时应缓慢升压，试验完成后，

适当地松开压紧螺母，放出积水，然后再拧紧螺母，夹紧至原尺寸，待用。

5.换热器周围应留有一定的检修空间，其大小与板片的尺寸有关。

6.夹紧螺栓上要涂以黄油，有条件时应套上保护管，以免生锈和碰伤螺纹。

7.如果泵的出口最大压力大于设备的最高使用压力，要在设备的入口处安装减压阀和安

全阀。

8.当设备内充满液体、带有压力时，不允许夹紧螺母。

换热器的选择

1、根据换热器媒质选换热器结构形式；闭式循环系统方可选用板式换热器；水质较差的场

合选浮动盘管式换热器。

2、后期需要扩展换热量的场合选板式换热器较好；

3、选择换热器面积；

4-.换热器的选用和设计计算步骤；

估算传热面积，并初选换热器型号确定两流体在换热器中流动通道。

（1）根据传热任务，计算传热量；

（2）确定流体在换热器两端的温度，计算定性温度，并确定流体物性；

（3）根据两流体的温度差，确定换热器的型式；

（4）计算平均温度差，并根据温度差校正系数不小于0.8的原则，确定壳程数或调整加热

介质或冷却介质的终温；

（5）依据总传热系数的经验范围或生产实际情况，选取总传热系数；

（6）由总传热速率方程估算传热面积，并确定换热器的基本尺寸或按系列标准选择设备规

格。

5、计算管程、壳程阻力。

核算总传热系数和传热面积选用的换热器实际传热面积应比计算所需的传热面积约大

10%-25%o

板换的试泄检查

一、试漏检杳

为了查明管子的泄漏情况，首先要作水压试验，，一般均采用在管子外侧加压力的外

压试验。其方法

是：把水通入壳体，保持一定时间，用目测检查两端管板处管子的泄漏情况，对漏管做

出记录。

二、堵管

管子本身的泄漏一般情况下是无法修复的，假如泄漏管子的数量不多时，可以用圆锥

形的金属堵头将管口两端堵塞，如管程压力较高时，堵紧后再焊住更可靠。堵头的长度一般

为管内径的2倍，小端直径应等于0.85倍的内径，锥度为1:10,堵头材料的硬度应低于或

等于管子的硬度。用堵管来消除泄漏时堵管数不得超过10%。

板式换热器清洗

板式换热器在使用过程中。由于水处理设备运行不当。水质控制不达标，将不合格的软

化水注入系统中，使水中的钙、镁、碳酸盐遇热后分解为碳酸钙和氢氧化镁沉淀物黏结在换

热器的受热面.匕形成了坚硬的水垢。由于水垢的导热性能差，造成了换热器换热效率的降

低以及热能的严重浪费。从而影响了传热的效果。

板式换热器结垢的清洗方式

1、清洗剂的选择

清洗剂的选择，目前采用的是酸洗，它包括有机酸和无机酸。有机酸主要有：草酸、甲

酸等。无机酸主要有：盐酸、硝酸等。根据换热器结垢和工艺、材质和水垢成分分析得出：

1）换热器流通面积小，内部结肉生杂，清洗液若产生沉淀不易排放。

2）换热器材质为银钛合金，使用盐酸为清洗液.容易对板片产生强腐蚀，缩短换热器的

使用寿命。

通过反复试验发现，选择甲酸作为清洗液效果最佳。在甲酸清洗液中加入缓冲剂和表面

活性剂，清洗效果更好，并可降低清洗液对板片的腐蚀。通过对水垢样本的化学试验研究表

明，甲酸能够有效地清除水垢。通过酸液浸泡试验，发现甲酸能有效地清除附在板片上的水

垢，同时它对换热器板片的腐蚀佐用也很小。

2、清除水垢的基本原理

1）溶解作用：酸溶液容易与钙、镁、碳酸盐水垢发生反应，生成易溶化合物，使水垢溶

解。

2）剥离作用：酸溶液能溶解金属表面的氧化物.破坏与水垢的结合。从而使附着在金属

氧化物表面的水垢剥离。并脱落下来。

3）气掀作用：酸溶液与钙、镁、碳酸盐水垢发生反应后，产生大黄的二氧化碳。二氧化

碳气体在溢出过程中。对于难溶或溶解较慢的水垢层，具有一定的掀动力，使水垢从换热器

受热表面脱落下来。

4）疏松作用；对于含有硅酸盐和硫酸盐混合水垢，由于钙、镁、碳酸盐和铁的氧化物在

酸溶液中溶解，残留的水垢会变得疏松，很容易被流动的酸溶液冲刷下来。

3、清洗水垢的工艺要求

1）酸洗温度：提升酸洗温度有利于提高除垢效果.如果温度过高就会加剧酸洗液对换热

器板片的腐蚀，通过反亚试验发现，酸洗温度控制在60~E为宜。

2）酸洗液浓度：根据反复试验得出，酸洗液应按甲酸81.0%、水17.0%、缓冲剂

1.2%、表面活性剂0.8%的浓度配制，清洗效果极佳。

3）酸洗方法及时间：酸洗方法应以静态浸泡和动态循环相结合的方法进行。酸洗时间为

先静态浸泡2h,然后动态循环3〜4h。在酸洗过程中应经常取样化验酸洗浓度，当相邻两

次化验浓度差值低于0.2%时，即可认为酸洗反应结束。

4）钝化处理：酸洗结束后，板式换热器表面的水垢和金属氧化物绝大部分被溶解脱落,

暴露出崭新的金属，极易腐蚀，因此在酸洗后，对换热器板片进行钝化处理。

4、清洗水垢的具体步骤

1）冲冼：酸洗前，先对换热器进行开式冲洗，使换热器内部没有泥、垢等杂质，这样既

能提高酸洗的效果，也可降低酸洗的耗酸量。

2）将清洗液倒人清洗设备，然后再注入换热器中。

3）酸洗：将注满酸溶液的换热器静态浸泡2h。然后连续动态循环3〜4h。其间每隔0.5

h进行正反交替清洗。酸洗结束后，若酸液pH值大于2,酸液可重复使用，否则，应将酸

洗液稀释中和后排掉。

4）碱洗：酸洗结束后，用NaOH,Na,PO,软化水按一定的比例配制好，利用动态循

环的方式对换热器进行碱洗，达到酸碱中和，使换热器板片不再腐蚀。

5）水洗：碱洗结束后，用清洁的软化水.反复对换热器进行冲洗0.5h,将换热器内的

残渣彻底冲洗干净。

6）记录：清洗过程中，应严格记录各步骤的时间，以检查清洗效果。总之，清洗结束后,

要对换热器进行打压试验。合格后方可使用。

5、防止板式换热器结垢的措施

1）运行中严把水质关，必须对系统中的水和软化罐中的软化水进行严格的水质化验，合

格后才能注人管网中。

2）新的系统投运时，应将换热器与系统分开，进行一段时间的循环后，再将换热器并人

系统中.以避免管网中杂质进入换热器。

3）在整个系统中，除污器和过法器应当进行不定期的清理外，还应当保持管网中的清沽,

以防止换热器堵塞。

综上所述,严格按照板式换热器的清洗方式进行清洗，是生产正常运行的重要保证。

换热器传热强化

所谓换热器传热强化或增强传热是指通过对影响传热的各种因素的分析与计算,采取某

些技术措施以提高换热设备的传热量或者在满足原有传热量条件下，使它的体积缩小。换热

器传热强化通常使用的手段包括三类：扩展传热面积（F）；加大传热温差；提高传热系数

（K）o

1换热器强化传热的方式

1.1扩展传热面积F

扩展传热面积是增加传热效果使用最多、最简单的一种方法。在扩展换热器传热面积的

过程中，如果简单的通过单一地扩大设备体积来增加传热面积或增加设备台数来增强传热

量，不光需要增加设备投资，设备占地面积大、同时，对传热效果的赠强作用也不明显，这

种方法现在已经淘汰。现在使用最多的是通过合理地提高设备单位体积的传热面积来达到增

强传热效果的目的，如在换热器上大量使用单位体积传热面积比较大的翅片管、波纹管、板

翅传热面等材料，通过这些材料的使用，单台设备的单位体积的传热面积会明显提高，充分

达到换热设备高效、紧凑的目的。

1.2加大传热温差At

加大换热器传热温差△t是加强换热器换热效果常用的措施之一。

在换热器使用过程中，提高辐射采暖板管内蒸汽的压力，提高热水采暖的热水温度，冷

凝器冷却水用温度较低的深井水代替自来水，空气冷却器中降低冷却水的温度等，都可以直

接增加换热器传热温差At。

但是，增加换热器传热温差Al是有一定限度的，我们不能把它作为增强换热器传热效

果最主要的手段，使用过程中我们应该考虑到实际工艺或设备条件上是否允许。例如，我们

在提高辐射采暖板的蒸汽温度过程中，不能超过辐射采暖允许的辐射强度，辐射采暖板蒸汽

温度的增加实际上是一种受限制的增加，依靠增加换热器传热温差•只能有限度的提高换

热器换热效果；同时，我们应该认识到，传热温差的增大将使整个热力系统的不可逆性增加，

降低了热力系统的可用性。所以，不能一味追求传热温差的增加，而应兼顾整个热力系统的

能量合理使用。

1.3增强传热系数（K）

增强换热器传热效果最积极的措施就是设法提高设备的传热系数（K）。

换热器传热系数（K）的大小实际上是由传热过程总热阻的大小来决定，换热器传热过

程中的总热阻越大，换热器传热系数（K）值也就越低；换热器传热系数（K）值越低，换

热器传热效果也就越差。

换热器在使用过程中，其总热阻是各项分热阻的叠加，所以要改变传热系数就必须分析

传热过程的每一项分热阻。如何控制换热器传热过程的每一项分热阻是决定换热器传热系数

的关键。

上述三方面增强传热效果的方法在换热器都或多或少的获得了使用，但是由于扩展传热

面积及加大传热温差常常受到场地、设备、资金、效果的限制，不可能无限制的增强，所以,

当前换热器强化传热的研究主要方向就是：如何通过控制换热器传热系数（K）值来提高换

热器强化传热的效果。我们现在使用最多的提高换热虢传热系数（K）值的技术就是：在换

热器换热管中加扰流子添加物，通过扰流子添加物的作用，使换热器传热过程的分热阻大大

的降低，并且最终来达到提高换热器传热系数（K）值的目的。

2.换热器上扰流子强化传热的使用

换热器在传热过程中，影响换热器传热系数（K）的主要因素包括：换热器内、外部液

体的流动状态，换热面的形状及尺寸等。为了提高换热器的传热系数，强化换热器的传热效

率，国内外出现了多种强化元件及强化措施，主要包括在换热器中使用螺纹管、横纹管、缩

放管、大导程多头沟槽管、整体双面螺旋翅片管以及在换热管中加扰流子来强化管内换热等。

其中，在换热管中加扰流子添加物进行强化传热在工业上已使用了多年，它可以使换热器总

的传热系数出现明显的提高，可以大大节省换热器的传热面积，降低设备重量，节约大量金

属材料，它的许多优点已日益引起人们的重视。

将对换热器扰流子强化传热的原理及特点作以下详细论述

2.1扰流子强化元件的种类和共同特点

扰流子强化元件有多种形式，现在使用最多的包括:金属丝制元件、金属螺旋圈、盘状

构件、麻花铁、翼形物等。这些扰流子强化元件有一个共同的特点就是：在换热器换热管中

这些扰流子添加物可以有效降低换热器传热过程中的总热阻，大大地提高换热器的传热系数

（K）值，对换热器的传热效果增强明显。

2.2扰流子强化传热的原理

研究表明，加入到换热器换热管中的扰流子添加物可以使换热管内流动的液体产生明显

的螺旋运动。换句话说，在换热器换热管中加入扰流子添加物，就相当于在换热器换热管中

加入空隙率£295%的多孔体，当换热器换热管中流动的液体流经这些扰流子添加物以后，

流道内将产生明显的弥散流动效应，在低雷诺数下（Re2300）,由于弥散流动的促进，使

换热器换热管中的液体转变为湍流。湍流状态的流动液体其总热阻是所有流态液体中最小

的，由于换热器换热管中湍流状态的流动液体热阻非常小，所以，换热器的传热系数（K）

值将大大增加。在高的传热系数1K）值状态下，换热器中扰流子强化传热的效果就会非常

明显。

当然换热器中的扰流子对流经换热管的不同介质，其强化传热的效果是有区别的。并且,

换热管内扰流元件的形状和在传热面上的安装方法，对传热和流阻都有影响，••般可通过实

验确定其最佳形式。例如试验表明:在管道的全长填满螺旋形金属丝与间断设置螺旋圈相比,

后者在传热性能不变时可减小流阻。

关于扰流了强化传热的原理，还有许多其它见解，有的专家认为扰流了强化传热是基丁

加大了传热面积和粗糙度，这无疑是正确的。但试验表明，即使不紧贴壁面安装，则轴向固

定在流道中心的扰流子也能使a值加大，有人解释为填充物能产生持续不断的涡流，并沿流

向产生一个中心旋转流，在离心力的影响下使管中心的流体与壁面边界层流体充分混合。从

而减薄了边界层，强化了传热。总的看，有关扰流子强化传热的理论还不完备和一致，一些

数据仅来自实验，有待于更多的科研人员开发和利用。

2.3扰流子强化传热的特点

在换热器换热管中加扰流子添加物，最明显的特点就是大大增强了换热管内侧的换热系

数。试验表明，在换热器换热管中加扰流子添加物，换热管内侧换热系数可比光管提高3.5

倍以上。

扰流子强化传热除了减少金属消耗，它还可以提高工厂热能利用效率，降低能耗。目前,

一些设计追求高热强度，而管壳式换热器由于传热效率低，设计中采月的主要手段是选择提

高对数平均温差，这要导致能耗的大幅度增加。以炼油厂常减压装置为例，传热温差为60℃,

以热一冷流体260〜2OO'C计算，传热占热流21.5%,如果将温差降至33℃,传热损可降至

10%采用扰流子强化传热的换热器，在保证换热强度不变的情况下，可以显著降低传热温差，

从而降低了热损更好地实现能级匹配，达到节能降耗的目的。

采用扰流子强化传热，另一优点就是可有效地抑制污垢的生成。结垢是换热器非常棘手

的问题。污垢使传热效率下降，它的导热性能差，只有钢的1/30〜1/50。对碳钢管油冷却器,

当水垢厚度达到2mm时，将比新制无垢时的运行效率下降30%。美国传热研究公司对换热

器的污垢问题进行了多年的研究，发现污垢的形成、生长，主要与介质温度和流速有关，介

质温度越高，介质与壁面温差越大，流速越低，越易形成污垢。为了消除管侧污垢，国外一

些厂家通过提高管内流速（V=2〜3m/s）,但这带来过高的压降，能耗很大。采用扰流子强

化传热的换热器，设备管侧的污垢显著减少。首先，由于流体的弥散流动，介质的温度梯度

较小，抑制了污垢的形成、生长；其次，由于弥散流素动度很高（扰流子强化相当于静态搅

拌器），流体中的杂质不易沉积成垢。

使用扰流子强化传热换热器的清洗十分方便。短时期清洗时，可不抽出强化元件，用水

速为V>0.8m/s的清洗水冲刷管程即可。实验表明。当水速达到0.8m/s时，水流将产生强

烈的弥散涡流，对管壁有很强的冲刷效应。因此，可以比较干净地除掉扰流子及管壁上的垢

物。如果长时间运行后清洗，可抽出强化元件，分别清洗扰流子与管壁，这也很便于实施。

扰流子强化传热元件非常易于装拆、安装，日常维护简便，对旧设备的革新挖潜尤

机械工业电站船用和发动机制糖工业化学工业钢铁工业暖通空调

机器冷却循环水冷却中央冷却原果汁加热碱液冷却铸模冷却区域供热中心

乳液冷却冲洗冷却剂冷却润滑油冷却果浆水加热酸冷却连铸机冷却底舱加热

液压油冷却传动油冷却活塞冷却剂冷却萃取水加热硫酸冷却液压油冷却处理水加热

润磨油冷却活塞和涡轮机传动油冷却碳酸气果汁加工艺过程冷却炉水冷却游泳池加热

窑炉水冷却发动机冷却重燃料油预热热循环水冷却焦化厂水冷却热泵装置

传动油冷却柴油发电机站热回柴汕预热浓果汁加热煤油冷却乳液冷却热回收装置

蒸压器水冷却收海水升温糖浆加热盐溶液冷却氨溶液冷却加热水预热

发动机冷却剂冷气轮机冷却离岸和近海稀果汁加热乙醇冷凝机器冷却剂冷却地热站

却蒸气机冷却中央冷却果汁浓缩氯气干燥压缩机冷却剂冷却太阳能站

热量回收压缩机冷却润滑油冷却进料水冷却空调装置中的中央

工艺过程冷却炉体、电极支座、变压器冷却

的冷却

电解液的加热和冷却

汽车工业食用油加工造纸工业表面处理纺织工业制药工业

淬火油冷却食用油加热废水冷却电解液冷却纺织清洗剂热乳液冷却

油漆冷却食用油冷却清洗水冷却油漆冷却量回收悬浮液加热

磷酸盐处理液冷耐寒冷却废水蒸发电镀浴冷却毛料清洗液加血浆加热

却脂肪酸冷却热回收系统除油浴加热热柠檬酸加热

磷化液加热牛奶冷却木浆的凝缩磷化液加热染料厂废液冷输液冷却

巴氏杀菌却维生素工艺过程

啤酒工艺处理染料厂废液加

热

水溶液冷却

化纤工艺过程

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：0.05m,-2.0m*

2、装机面积：0.5而-700ml(在此范围可实现任意规格

3、传热系数：2500-6000W/m'.'C(2150-5160KCal/m'.h.匕)

4、工作压力：0.6-1.6Mpa

5、工作温度：最高280℃

6、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1/3T/4。

2、结构紧凑

由于传热板片紧密排列，板间距较小，面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。管光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。

承受板片的重量，并保证安装时使板片在其间滑动，导杆通常比换

3上下导杆

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

1双支撑框架式I

2带中间隔板双支撑框架式II

3带中间隔板三支撑框架式III

4悬臂式IV

5顶杆式V

6带中间隔板顶杆式VI

7活动压紧板落地式(普通式)VII

3、板式换热器垫片形式

丁脂橡胶三元乙丙橡胶械橡胶氯丁橡胶硅橡胶石棉纤维板

NEFCQA

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

BR0.3T.6T5-N-I或BR0.3T.6T5-N波纹形式为人字形，单板公称换热面积为0.3广，设计压力

为L6Mpa,换热面积为15肝，用丁脑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

H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)

SUS304.SUS321适用于酸、碱介质腐蚀较严重场合。0.6〜0.8

耐酸耐热不锈钢

SUS316、SUS316L适用于氯离子含量V25PpM

制碱、制盐、海水、低温冷冻

工业纯钛TAL

适用于叙离子含量＞60PPM

换热器专用铜材H68、HSn62-l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

丁腾胶垫耐油、适用于一般工况场合-20-120*0

氯丁胶垫耐油、适用于一般工况场合-20-150'C

-20-150C（普通）

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

-20T80C（高温）

食品胶垫适用于各种食品介质场合-20-150,0

氟胶垫耐高温、耐酸碱、油类、试剂等场合0T80C

硅胶垫适用于高温场合-65-230*C

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

I11

II12

III13或1

IV21

V2或42或4

VI23或1

VII3或11

VIII32

IX33

各种接管形式的接管位置见图4,图中RJ：热介质进出口：RC: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拴。

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型片

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、压力均低于正常操作的状态下，缓缓打开冷侧的进

口阿：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