板式换热器的计算方法

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（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、冷流体的质量流量，kg/s；Cph,Cpc 热、冷流体的比定压热容，kJ/(kg-K)；Ti,ti 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,ri,r2 物流相变热，J/kg；D,Di,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。并流时: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℃orkcal/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•dtQ=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式计算：其中：k=总传热系数（W/m2℃）al=一次测的换热系数（W/m2℃）a2=一次测的换热系数（W/m2℃）裂传热板片的厚度（m）入=板片的导热系数（W/m℃）R1、R2分别是两侧的污垢系数（m2℃/W）al、a2可以用努赛尔准则式求得。板式换热器.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。式换热器是液一液、液一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、安装清洗方便、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。板式换热器广泛应用于冶金、石油、化工、食品、制药、船舶、纺织、造纸等行业，是加热、冷却、热回收、快速灭菌等用途的优良设备。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。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。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1/5~1/8。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。.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。1.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。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。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。返回板式换热器概述该厂生产的BR型板式换热器，具有换热效率高，物料流阻损失小，结构紧凑，温度控制灵敏、操作弹性大，装拆方便，使用寿命长等特点，是目前国内最先进的高效节能 换热设备我厂生产的板式换热器产品，可处理的物料非常广泛，从普通的工业用水，到高粘度的液体，从卫生要求较高的食品液体、医药物料到具有一定腐蚀性的酸碱液体，从含颗粒粉体的液态物料到含少量纤维的悬浮液体均可采用板式换热器处理。可用于加热、冷却、蒸发、冷凝、杀菌消毒、热力回收等场合。如冷却发电机组和整流器内循环；用于冶金矿山等机械润滑油；液压站、蛋液、食用油的杀菌消毒，啤酒、葡萄酒的杀菌处理；用于轻纺工业、造纸行业中的余热回收；收集冷凝水，集中供热；汽改水暧；锅炉除氧系统中的中间换热等。目前已广泛应用于冶金、矿山、石油、化工、电力、医药、食品、化纤、轻纺、造纸、船舶和集中供热等工业部门。结构原理可拆卸板式换热器是由许多冲压有波纹薄板按一定间隔，四周通过垫片密封，并用框架和压紧螺旋重叠压紧而成，板片和垫片的四个角孔形成了流体的分配管和汇集管，同时又合理地将冷热流体分开，使其分别在每块板片两侧的流道中流动，通过板片进行热交换。板式换热器的设计特点1、高效节能：其换热系数在3000〜4500kcal/m2・°Gh，比管壳式换热器的热效率高3~5倍。2、结构紧凑：板式换热器板片紧密排列，与其他换热器类型相比，板式换热器的占地面积和占用空间较少，面积相同换热量的板式换热器仅为管壳式换热器的 1/5。3、容易清洗拆装方便：板式换热器靠夹紧螺栓将夹固板板片夹紧，因此拆装方便，随时可以打开清洗，同时由于板面光洁，湍流程度高，不易结垢。4、使用寿命长：板式换热器采用不锈钢或钛合金板片压制，可耐各种腐蚀介质，胶垫可随意更换，并可方便在、拆装检修。5、适应性强：板式换热器板片为独立元件，可按要求随意增减流程，形式多样；可适用于各种不同的、工艺的要求。6、不串液，板式换热器密封槽设置泄液液道，各种介质不会串通，即使出现泄露，介质总是向外排出。板式换热器的应用范围板式换热器已广泛应用于冶金、矿山、石油、化工、电力、医药、食品、化纤、造纸、轻纺、船舶、供热等部门，可用于加热、冷却、蒸发、冷凝、杀菌消毒、余热回收等各种情况化学工业制造氧化钛、酒精发酵、合成氨、树脂合成、制造橡胶、冷却磷酸、冷却甲醛水、碱炭工业、电解制碱。钢铁工业冷却淬火油，冷却电镀用液、冷却减速器润滑油、冷却轧制机、拉丝机冷却液。冶金行业铝酸盐母液的加热和冷却，冷却铝酸钠，炼铝轧机润滑油冷却。机械制造业各种淬火液冷却，冷却压力机、工业母机润滑油，加热发动机用油。食品工业制盐，乳品，酱油，醋的杀菌、冷却，动植物油加热、冷却，啤酒生产中啤酒、麦芽汁的加热冷却，制糖，明胶浓缩，杀菌、冷却，制造谷氨酸钠。纺织工业各种废液热回收，沸腾磷化纤维的冷却，冷却粘胶液，醋酸和酸醋酐的冷却，冷却碱水溶液，粘胶丝的加热和冷却。造纸工业冷却黑水，漂白用盐、碱液的加热、冷却，玻璃纸废液的热回收，加热蒸煮酸，冷却氢氧化钠水溶液，回收漂白张纸的废液，排气的凝缩，预热浓缩纸浆似的废液。集中供暖热电厂废热区域供暖，加热生活用水，锅炉区域供暖油脂工业加热、冷却合成洗涤剂，加热鲸油，冷却植物油，冷却氢氧化钠，冷却甘油、乳化油。电力工业发电机轴泵冷却，变压器油冷却。船舶柴油机，中央冷却器，卸套水冷却器，活塞冷却器，润滑油冷却器，预热器，海水淡化系统（包括多级及单级）其他医药、石油、建陶、玻璃、水泥、地热利用等。热交换器清洗维护转述热交换器经过长时间运行，不可避免的出现了水垢、锈蚀问题，腐蚀：热交换器的冷却、冷冻水未经处理有极强的腐蚀性，如将普通钢片或铁钉放入水中，几天后就会出现铁锈，放置时间越长则锈蚀越严重。设备内壁常因腐蚀造成锈渣脱落，甚至于穿孔，脱落的锈渣会堵塞盘管，使换热效果下降；同时腐蚀的存在使设备的使用寿命大为缩短。结垢：管道内溶于水中的无机盐结晶析出，在冷凝器等换热面管壁上形成水垢，导致热交换效率降低，制冷效果下降，严重时下降30%。同时硬垢增加，则用电量上升，严重时增加35%。生物粘泥：由于水的泥土、泥沙、腐殖物形成污垢，加上细菌、藻类等微生物及其分泌物形成的生物粘泥，严重时造成管路堵塞；而污垢、粘泥会影响热交换效率，多耗电能，造成高压运行，严重时造成超压停机。所有这些严重地影响了热交换器的正常运行。所以热交换器系统出现水垢、锈蚀、淤泥、细菌和藻类问题将直接导致换热能力减弱，使用寿命缩短、运行可靠性降低、能耗提高导致运行费用增加。为使热交换器系统在最优化状态下运行，就必须对热交换器的冷却水和冷冻水系统进行专门的化学药物处理：清除水垢、锈蚀、粘泥、杀菌和防腐蚀处理，意义在于：节约能源、降低运行成本。在热交换器的蒸发器和冷凝器传热过程中，污垢直接影响着传热效率和设备的正常运行，热交换器运行结果表明，未进行清洗的热交换器运行一段时间后用电消耗将增加10-30%延长使用寿命，减少设备折旧使用费。减少事故停机，改善制冷效果。清洗可去除污泥，使管路畅通，水质清澈。同时除垢、防垢，提高了冷凝器、蒸发器的热效率，从而避免了高压运行超压停机现象，提高了冷冻水流量，改善了制冷效果，使系统安全高效运行。为用户节约大量维修费：未经处理的热交换器，则会出现管道堵塞、结垢、腐蚀，超压停机直至发生事故，如热交换器因腐蚀泄漏、溶液污染，则需更换铜管，更换溶液，维修主机，一般需维修费2-5万元。而经过处理后，既可减少维修费用，又可延长设备使用寿命，还能为业主减少几十万几百万的损失。为使热交换器系统在最优化状态下运行，就必须对热交换器系统的水系统进行专门的化学药物处理:清除水垢、锈蚀、粘泥、杀菌和防腐蚀处理：1、化学清洗杀菌：加入化学清洗剂和杀菌剂、将系统内的浮锈、垢、油污、细菌和藻类清洗分散排出，还原成清洁的金属表面；2、日常养护：加入缓蚀阻垢剂，避免金属生锈，防止钙镁离子结晶沉淀。板式换热器在集中供热系统中的应用汇总系统类型方式板式换热器类型用户对板式换热器的需求蒸汽锅炉及供热系统蒸汽供热汽---水供暖非对称型，宽流道耐温耐压两种热介质供热八、、水凝结水一水预热对称型，常规汽---水供暖非对称型，耐温耐压省煤器烟气---水给水板壳式，耐压耐腐蚀低压力降空气预热器烟气--空气空气预热板壳式，耐温耐腐蚀低压力降热水锅炉及供热系统热水供热水---水供暖对称型，常规热力站水---水供暖对称型，常规热电厂及供热系统低压给水加热器汽---水锅炉给水非对称型,宽流道高压给水加热器汽---水非对称型，耐温耐压省煤器烟气---水给水预热全焊式，耐温，低压力降，耐腐蚀空气预热器烟气---空气空气预热全焊式，耐温，低压力降，耐腐蚀热网加热器汽---水热网供水非对称型热力站水---水二次网供水对称型，常规燃气油锅炉及供热系统热水供应水---水供暖对称型，常规燃气热电冷联供排气热回收器烟气一热水供暖，制冷板壳式，耐温，耐压，耐腐蚀蓄热式电锅炉及供热系统蒸汽供热汽---水供暖非对称型宽流道耐温耐压热水供热水---水供暖非对称型宽流道耐温耐压多种能源供热系统热力站水---水供暖对称型，常规板式换热器安装及操作规程换热器安装1、板式换热器的两块压紧板上有4个吊耳，供起吊时用，吊绳不得挂在接管、定位横梁或板片上。2、换热器周围要留有1米左右的空间，以便于检修。3、冷热介质进出口接管之安装，应严格按照出厂铭牌所规定方向连接，否则，换热器性能将受到影响。4、安装管路时，应在管路上配齐阀门、压力表、温度计，流量控制阀应装在换热器进口处，在出口处应装排气阀。5、设备管道里面要清理干净，防止砂石焊渣等杂物进入换热器，造成堵塞。6、当使用介质不干净，有较大颗粒或长纤维时，进口处应装有过滤器。7、换热器连接管道安装焊接时，应将电焊地线搭在焊接处，严禁将地线搭在远处，使电流回路通过换热器而造成损坏。使用投产前准备1、设备使用前应检查夹紧螺栓是否松动，按照说明书应紧到尺寸A保证所有螺栓均匀一致。2、使用前按1.25倍的操作压力分到进行水压试验，保压二十分钟无泄漏方可投产。3、本设备使用前用清自来水进行20分钟左右清洗循环即可了。4、在管路系统中应设有放气阀开启后应排出设备中空气防止空气停留在设备中，降低传热效果。5、冷热介质进出口接管之安装，应严格按出厂铭牌所规定方向连接。否则，没能发挥设备最佳性能。6、本设备用于食品、制药投产前将每只螺栓松开，将每板片用棕刷清洗干净，应按照流程进行均匀组装完毕。82o—90o热水进行10—20分钟循环消毒，立即起动物料泵，使冷却物料把板片内剩余水全部顶出，直至完全是物料即可生产了。板式换热器操作规程1、开始运行操作时，如两种介质压力不一样，要先应缓慢打开低压侧阀门，然后开入高压侧阀门。2、停车运行时应缓慢切断高压侧流体，再切断低压流体，请注意这样做将大大有助于本设备之使用寿命。3、设备应在本产品规定的工作温度、压力范围下操作。超温超压可能破坏密封性能造成泄漏。禁止操作时猛烈冲击。板式换热器的清洗和维护1、一般情况可不解体清洗，用水以与介质流动反方向冲洗，可冲出杂物，但压力不得高于工作压力，也可用对不锈钢无腐蚀性的化学清洗剂清洗。2、如长时间使用，板片会有一定的沉积物结垢而影响换热效果，因此须定期拆洗。拆洗时将换热器解体，用棕刷洗刷板片表面污垢，也可用无腐蚀性的化学清洗剂洗刷。注意不得用金属刷洗刷，以免损伤板片影响防腐能力。3、拆装方法：A、普通式换热器：松开压紧螺栓，按顺序解体清洗后，严格按图纸流程顺序用工艺螺栓（即等于定位螺栓和压紧螺栓1.5倍长的螺栓，长出部分均为螺纹，直径与定位螺栓和压紧螺栓相同，由用户自行加工）。组装压紧，再换上定位螺栓均匀压紧到不泄漏，压紧尺寸不得小于尺寸A。B、悬挂式换热器：松开螺栓后，将活动压紧板向支架一端移去。然后将每块板片移开分别洗刷后照原样装回压紧至不泄漏。4、换热器使用一定时间后，如有松动泄露，可再均匀压紧螺栓至不泄漏，但如压紧到小于尺寸A时或密封垫老化，则必须对密封垫进行更换。5、更换密封垫的方法，拉下旧垫片，用汽油浸泡密封槽内剩余胶水，清洗干净，干燥后，再在槽内和密封垫背面薄薄涂上一层801强力胶，将密封垫嵌入槽内，四周均匀压紧，72小时后方可组装使用。板式换热器的优点简要说明：特点：板式换热器具有传热效率高，结构紧凑，占地面积小、操作灵活、应用范围广、热损失小、安装拆卸方便、使用寿命长等特点详细介绍：特点：板式换热器具有传热效率高，结构紧凑，占地面积小、操作灵活、应用范围广、热损失小、安装拆卸方便、使用寿命长等特点，在相同压力降的情况下，其传热系数是列管换热器

的3—5倍，占地面积为列管换热器的1/3,金属消耗量只有列管换热器的2/3,两种介质的传热

平均温差可以小至1℃，热回收效率可达99%以上，因些板式换热器是一种高效、节能、节约材料、节约投资的先进热交换设备。应用：应用于矿山、冶金、机械、化工、电力、石油、船舶、医药、轻纺、造纸、食品、核工业和海洋开发及热电联产集中供热等领域，可满足各类冷却、加热、冷凝、浓缩、消毒和余热回收等工艺的需要。技术优势：（1）板片进口分流区：板片进口分流区设计有流线引导槽，它具有拉近不同流道上

的流动阻力差的作用，使得流体在板片换热区域均匀分布，从而避免了流量分配不均匀和流动死

角所带来的热效率下降，点蚀和结垢等弊端。在较大的板片上还增加了顺等势线均压槽，形成了

近乎完美的均流作用的网格状进口分流区。（2）采用燕尾式槽形状的板片悬挂在导杆上，使基能沿上导杆前后自由滑动。定位使板片上下

左右定位准确。最新设计的燕尾槽折边使得板片夹紧时能自动相互锁住，从面保证所有的板片在

任何安装条件下都能准确地对齐。（3）密封垫引进了世界先进的生产工艺，并采用日本JSR株式会社所提供的原料制造而成，具

有良好的承压、耐温性能和很长的使用寿命。其独特的设计的网状形截面能大大增强密封性。密

封槽两侧都有连续分布的侧边一侧为直边，另一侧为不规则流纹状侧边，使密封垫在板片上固定

更加牢固，不易因压力波动等原因而滑出密封槽。换热器的保养（转载）即使是板式换热器，也会在一年中的使用过程中出现问题，需要维修，尤其是它的密封件，要看看它是否已松动。本文将介绍板式换热器维护保养时的注意事项。板式换热器是流程工业设备中热交换技术中一个重要部件。在各个板式散热片之间进行密封的弹性密封垫（见表1）是一种易损件，并且在自然条件下也是一种易于老化的零件。它的使用寿命对于板式换热器的使用寿命有着重要的影响。如果这些密封热硬化了，失去了原有的弹性，则可导致换热器无法正常工作。下列因素对弹性密封垫的使用寿命有着重要影响：■换热器的工作方式（连续的还是不连续的）散热的介质和使用的清洁剂的腐蚀性最高工作温度最高工作压力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自然老化弹性密封垫的软化与压力和温度有关，当密封垫失去弹性后，换热器会出现滴漏。在某些产品中，为了解决因密封垫老化而引起的滴漏现象，允许对换热器进行密封性能调节，即再次拧紧组合板式换热器的螺栓，调节各个换热器之间的弹性密封垫的压紧力，解决滴漏问题。在有这种功能的换热器的铭牌上，一般都给出了允许最大和最小应力。对于新的换热器片组，应使用最小的允许应力进行连接固定。视每组换热器片的数量多少，可以一次或者多次调整换热器的拧紧力，每次拧紧时，可以将螺母拧进去3mm，并在拧紧过程中始终注意调节片的应力情况，而且，只允许对无工作压力的换热器，在室温条件下进行拧紧力的调整，防止滴漏。对于在铭牌中没有给出应力调节范围的板式换热器，一般在零件图中给出了应力数值，在拧紧这类板式换热器时，拧紧力矩无论如何不应低于图纸规定的数值，因为它与板式换热器的组装质量、组装变形有关。在拧紧力矩达到规定数值的要求时，则可有计划地对弹性密封垫进行更换。对于在重要的生产设备中和腐蚀介质中使用的板式换热器，建议有一套备用的密封件。仓库温度18。。时，在透明塑料包装中，板式换热器的密封件可保存3年左右。密封件的固定原则上，密封件的固定分为粘接固定和非粘接固定两大类。密封垫的形状应与板式换热器密封处的形状保持一致。必须指出的是粘接式的固定方法不对密封功能产生任何作用。非粘接密封对准：将密封圈放置到位放入：使密封圈正确地进入密封槽中■压紧：在密封槽中，有横截面逐渐减小的槽形结构，以便使密封圈正确定位粘接式密封根据密封垫的使用目的和密封质量要求，可使用不同生产厂家的调和式密封胶和非调和式密封胶。在进行粘接之前，应使用蒸汽气流彻底地清除粘接面残留的粘接剂和残留的密封垫。对于调和式密封胶粘接来讲，必须用火烧尽板式换热器结合面上的残留粘接剂和残留密封垫。在大批量进行粘接时，应准备冷冻密封件的液氮池，准备好为带有密封垫的板式换热器进行干燥处理的加热炉，加热温度应达160℃，如果有条件，应对板式换热器进行化学清理，以保证彻底清除残留在板式换热器结合面中的粘接件的密封垫。可以根据板式换热器的蜂室观察孔来了解密封垫的安装是否正确。板式换热器的结合面应使用化学清洁剂清理（例如利用丙酮）。同样，也必须利用化学清洁剂清除粘接在密封垫上的软化剂和防粘连涂层。将粘接剂涂抹在各个粘接结合面的中部。视密封垫的宽度，粘接剂的宽度约为一根火柴的宽度，然后用毛刷将粘接剂在整个粘接表面涂抹均匀，以便充分利用整个结合面。根据粘接剂的种类不同，等待一定的通风干燥时间，然后放入密封垫，将各个板式换热器叠放在一起，用拉紧螺杆拉紧，或者用重物压放在叠放的换热器组上。根据粘接剂的种类不同，硬化时间约为8〜20小时。对于调和式粘接剂，则必须进行螺杆拉紧和炉内加热硬化。粘接的和非粘接密封的优缺点对比请参见表2。清理和清洁通常，人们是通过流程设备冷态运动时的滴漏或者停车冷却过程中的滴漏来发现换热器密封件失效的，有些板式换热器具有二次调节的功能，允许在出现小量滴漏时可以再次将换热器片组拧紧。从而增加各个密封垫之间的应力，短时间内解决滴漏现象。在新组装的换热器中，可以使用较大的组合长度尺寸，当出现滴漏后，再拧紧各组板式换热器，使用较长的组合长度尺寸。最大组合长度尺寸和最小组合长度尺寸一般都可在热交换器的铭牌中看到。需注意的是：不能小于最小组合长度尺寸。当组合后的换热器达到最小组合长度尺寸仍出现滴漏时，说明密封垫必须需要改换了。AKK工业服务有限责任公司是一家板式换热器调试服务的专业企业，为各流程企业的板式换热器进行维护保养服务。在与不同的流程工业用户的合作中，AKK公司开发了自己独特的、有效的、费用低廉的热交换器，换热器、清理、检验和橡胶密封件更换技术。其橡胶件更换技术的主要步骤为：1、回用性能的检验和检测。在怀疑有锈蚀的情况下对换热器及管道的壁厚进行检查。2、清除老化的密封件，根据不同的污垢，采用与Haug化学有限责任公司共同研制的酸一碱清洗池进行化学清洗，被清洗零部件的表面不会受到化学介质（例如汽油）的腐蚀侵害。3、在进行化学清洗之后，用高压吹净装置彻底地清除残留在板式换热器等表面的化学介质。4、各换热器板涂以荧光测试剂，在紫外光的照射下检查是否有细小的裂纹和腐蚀孔，并重新清洗干净。另外，还要着重检查密封槽的情况，必要时进行修整。5、对于粘接式密封垫，将彻底清除残留的物质，使用调和式粘接胶重新粘接，重新组合的换热器片组在专用夹具中夹紧，使粘接剂固化；在保温炉中加热保温，以达到最佳的粘接效果。对于非粘接式密封垫，则采用不同的装置将密封垫固定在散热片中。6、对各个板式散热片的粘接位置和粘接质量进行检验，按安装顺序进行分类，然后对板式散热片组进行认真仔细的组装。按照上述方法进行更换后，板式换热器的性能将如同新的一样。结束语：在流程工业设备中，板式换热器是一种安全性要求很高的设备，当密封垫损坏后，出现的外滴漏是可见的。热交换器、换热器等一开始都会出现轻微的滴漏，在压力冲击较大的流程设备中，则可能因密封垫的损坏而出现较大的泄漏。在强大的压力冲击下，有时可将密封垫离开板式换热器正确的安装位置，严重时甚至从换热器中月兑出。在这种情况下，必须马上停止设备的工作，使换热器在无压力的情况下冷却到室温。如果在压力冲击的作用下密封垫已经变形，则它不能再恢复原来的形状、位置，必须更换新的密封垫。如果没有备用的密封垫，必须从整个板式换热器组中取下受损密封垫两侧的散热片，然后对剩余散热片的密封垫结合面进行检查。在考虑重新组合的换热器组的应力和尺寸的条件下，重新进行加压紧固。必须严格按照使用说明书中的要求安装剩余的换热器片，为了保证剩余的换热器有足够的应力以抵抗负载，必须将原来各片允许承受的应力乘以原来的换热器片数，所得的积再除以当前剩余换热器的片数，得到现在每个换热器片必须承受的组装应力数值。板式换热器的污堵与清洗及其对能耗的影响1引言微电子工业的不断发展，在冷却水使用方面，不仅用量变得越来越大，同时对冷却水的可靠性、安全性和稳定性也提出了严格的要求，用量的增大，必然导致能耗的上升，随着当今能源的日益紧俏，如何选择高效节能的换热器以及如何确保换热器运行过程的节能降耗。已成为“能源管理者们“义不容辞的责任。本工作针对板式换热器污堵后的能耗增加问题，分析污堵产生的原因，探索如何清除换热器污堵以及如何提高换热效率的可行性方法。2板式换热器的特点及工作原理板式热交换器的特点板式热交换器是一种新型高效的换热设备，它具有传热效率高、结构紧凑、占地面积小，易于安装得优点，并且可根据不同的工艺要求，非常方便地组合成任意流量形式，因而它被广泛应用石油、化工、冶金、机械、轻工、食品、医药、电力、涂装、供热等工业领域，近年来在微电子行业的冷却水、纯水和超纯水系统中也被广泛采用。板式热交换器的工作原理板式热交换器的工作是通过传热机理进行的，根据热力学定律，热量总是由高温物体自发地专传向低温物体。当两种流体存在温度差时，就必然有热量进行传递，两种存在温度差的流体在受迫对流传热过程中，由于板式换热器的换热片表面采用瓦楞波结构优化设计，使其热交换率达到92%以上，即使流体流速在雷诺准数值以下，流体在板片之间的运动亦呈三维运用，促使流体形成剧烈紊动，减少边界层热阻，强化传热效率。图1（a）和图1（b）分别是冷媒流体（冷冻水）和工作流体（冷却循环水）的换热片。比较图1（a）和图1（b）可以看出，冷媒流体换热片与工作流体换热片，实际上是同一换热片经过180°的旋转，使其瓦楞波结构在冷媒流体侧朝上排列，低温度的冷冻水从换热片的下面进入，通过瓦楞波结构的换热片换热后温度升高，从换热器的上面流出，而在工作流体侧则恰好相反，瓦楞波结构是朝下排列的，温度较高的冷却水从换热片的上面进入，通过瓦楞波结构的换热片换热后温度降低，从换热片的下面流出，这样就完成

了冷却水的整个热交换过程，然而当冷媒流体为高温热水，工作流体为温度较低的冷水时，则必须使工作流体从换热器的下面进入，设置瓦楞波结构的目的是流道比较均匀，另外流体经过瓦楞波结构流动时总是朝着边缘流动，这样可以减少边缘效应，防止污垢在边缘处积累和沉降，而管式换热器则难以避免这一问3换热器的热阻由于冷冻水（冷媒流体）与循环冷却水（工作流体）不是直接接触的，它们是通过换热片将循环冷却水的热量传给冷冻水，此时较高温度的循环冷却水的温度降低成为低温流体，当换热片两侧的流体为恒温传热时，它包括了三个过程：1）循环冷却水（工作流体）流动过程中把热量传到换热片壁上的对流传热过程;2）穿过换热片的导热过程；3）由另一侧的换热片壁把热量传给冷冻水（冷媒流体）的对流传热。在上述式（1）、式（2）中：F1表示工作流体（冷却循环水）一侧传热面积m2；F2表示冷媒来体（冷却循环水）一侧传热面积m2；Fm表示换热片的平均面积m2；6表示换热片的厚度m；人为换热片材质的导热系数W（m2xK）-1；a1、a2分别为工作流体侧和冷媒流体侧的导热系数W（m2xK）-1；R和RF则分别表示工作流体侧的污垢热阻和冷媒流体侧的污垢热阻。比较式（1）和式（2）可知，有污垢时的热阻式（2）增加了工作流体（循环冷却水）一侧的污垢热阻R和冷媒流体（冷冻水）一侧的污垢热阻RF两项热阻。这就使得整个换热器的热传导效率下降，能耗增加，因此在换热器的实际运行中，必需设法控制换热片表面不形成污垢，或者及时清除换热片表面已经形成的污垢，以利节能。4水垢的形成及危害冷却水在热交换过程中，由于冷媒流体（冷冻水）吸收了工作流体（冷却水）的热量，使其温度上升，此时原来溶于水中的Ca（HCO3）2和Mg（HCO3）2在温度的作用下析出CO2生成微溶于水的CaCO3和MgCO3。由于CaCO3和MgCO3的溶解度随温度的上升而下降，从水中结晶析出，当这些结晶物不断地沉积于换热器表面，便形成了很硬的水垢，其反应如下：Ca（HCO3）2=CaCO31+CO2f+H2OMg（HCO3）2=MgCO31+CO2f+H2O水垢的主要危害是降低交换器的换热效率，造成能耗的增加，此外当水垢出现在工作流体（冷却水）侧时，会引起冷却水的流量不足和压力降低，严重时造成停产。Kotz发现，冷凝管中的水垢厚度在0.3mm时，其热交换的效率降低21%，表1列出的是换热器管壁水垢厚度与热交换效率的关系，由表1可以看到，当水垢厚度达到1.6mm，其热损失高达75%以上，这表明水垢对热交换器的性能影响是相当严重的，为了能使热交换器工作性能正常，定期进行清洗，彻底清除水垢是必要的。5换热器的污堵与清洗板式换热器使用一段时间后，由于水垢的形成、细菌的滋生以及瘀泥的沉积等共同作用，会使换热器发生污堵后，换热效率下降，冷媒耗量明显增加，此时通过正确的清洗方式可使其恢复原有性能。然而板式换热器由于构造上的特殊性，其维修、清洗和部件更换等要求有较高的专门技术水平，否则不仅达不到预期效果，反而会发生设备漏水、变形甚至损坏等严重故障。因此大多数板式换热器的用户，都是请原设备厂家或专业公司进行维修和清洗的。我们通过几年的实践摸索，逐渐掌握了板式换热器的维修、清洗和部件更换的方法，自行对冷却循环水用的板式热交换器进行清洗和维护，省去了昂贵的清洗费用，并取得了非常好的效果。图2（a）是热交换器清洗前的单个换热片的图片，由图2（a）可以看到清洗前的换热片，其水流通过已被污垢完全堵塞，此时要想达到原来的额定流量，有必须增加进水压力，即增加水泵的动力能耗，另一方面，换热片结垢之后，其热阻明显增加，此时的冷媒（或热媒）流体不容易把冷量（或热量）传输到被交换的工作流体侧，此时，即使是通入热交换器的冷媒（或热媒）流量不变，其换热效率将明显变差，在这种情况下，若工艺依然要求维持原有的交换效率不变，则必须在提高进水压力的同时加大进入热交换器的流量，这就遭到了双重的能耗增加。图2（b）是热交换器清洗后的单个换热片的图片，由图2（b）可以看到热交换器清洗后其污垢已被彻底清除，换热片表面光亮如新，此时热交换效率即恢复到原来水平。6热交换器清洗后的效果通过热交换器清洗前后冷冻水的消耗量统计比较，验证了热交换器的清洗效果，结果如图3所示，图中2004年曲线为换热器清洗后冷冻水的月消耗情况，2005年曲线为换热器清洗后冷冻水的月消耗情况。比较2004年和2005年两条不同曲线可以看到，2005年换热器清洗后，其冷冻水的月消耗量明显低于2004年同期，表明换热器清洗后具有非常良好的节能效果。在图中2004年的曲线中，3月份有一个较低的拐点，这是当时采用化学药品清洗后出现的短暂效果，但很快又回到了原来状态，这表明化学加药的清洗方式是不彻底的，细菌、污泥等很容易在换热片表面再度繁殖，重新出现污堵情况，因而比较理想的清洗方法是将换热器拆开，对单个换热片进行刷洗。2005年的曲线图即是换热器拆开刷洗后，冷冻水的月消耗量的统计结果，由图可以看到它为一条平稳的曲线，表明冷冻水的耗量相当稳定。7结论在设备冷却循环水中，采用高效率的板式换热器有利于节能降耗。板式换热器在使用过程中，由于细菌的滋生、淤泥的沉积会出现污堵，使能耗明显增加，选择合适的清洗方法是板式换热器恢复性能的关键所在。化学清洗只能短暂恢复性能，而拆洗除污的方法可100%的恢复性能，使能耗明显降低，为使热交换器的工作性能正常，定期对热交换器进行清洗是必要的。板式换热器的清洗板式换热器使用时间长了，由于板片结垢或一些杂质堵塞板间通道，会使换热效果降低，进出口压差加大，出现这些现状时，板式换热器就要考虑清洗了。清洗方式有两种，一种是循环清洗就是通过循环泵把清洗液（清洗液能加热效果更好）打进板换里进行循环,这种方式对板片结垢后的清洗效果较好。若板换通道被杂质堵塞时就只有拆开来清洗了，松螺母前先量好夹紧尺寸并记录下来，然后对角松开螺母，把夹紧板向后推至后支撑处板片就可以拿出来清洗了，清洗完毕后从新装配上去（若密封胶垫有损坏则需更换新的胶垫），对角夹紧到记录的尺寸上即可。第一种清洗方式的好处是清洗比较方便，不足之处是清洗不够干净。第二种清洗方式的优点是能够把板片清洗的很干净，不足之处是拆装比较麻烦，可能要更换密封胶垫。新型板式换热器的优化选型作者：程建李先瑞1平均温差△tm从公式Q=KAtmA,Atm=i/aA（t1—12）dA中可知，平均温差Atm是传热的驱动力，对于各种流动形式，如能求出平均温差，即板面两侧流体间温差对面积的平均值，就能计算出换热器的传热量。平均温差是一个较为直观的概念，也是评价板式换热器性能的一项重要指标。对数平均温差的计算当换热器传热量为dQ,温度上升为dt时，则C=dQ/dt,将C定义为热容量，它表示单位时间通过单位面积交换的热量，即dQ=K（th-tc）dA=KAtdA,两种流体产生的温度变化分别为dth=—dQ/Ch，dtc-dQ/Cc，"d(th-tc)=dQ(1/Cc-1/Ch)，则dA=[1/k(1/Cc-1/Ch)]•(心/—当从A=0积分至A=A0时，A0=[1/k(1/Cc—1/Ch)]」n[(tho—tci)/(thi—tco)],由于两种流体间交换的热量相等，即Q=Ch(thi—tho)=Cc(tco—%)，经简化后可知，Q=KA°{[(tho—%)—%—[)]/ln[(tho-tci)/(thi—tco)]}，若△『『tco，M=tho—tci，则Q=KA0[(Ati-At2)/n(Ati/△t2)]=KA04tm，式中的△tm=(4t[—△%)/1(△§/△t2)。顺流Atm=[(th-tci)—(tho-tco)]/ln[(th—tci)/(tho-tcP]逆流△tm=[(thi-tco)-(tho-tci)]/n[(thi-tco)/(tho-tci)]对于各种流动型式，在相同的进口、出口温度条件下，逆流的平均温差最大。当板式换热器入口和出口两流体的温差△0和△目之间的差不大时，可采用算术平均温差(△%+△0)/2,一般△:/△目小于1.5时，可采用，若△t/At2为3时，则误差约为10%。传热单元数法在传热单元数法中引入一个无量纲参数NTU，称为传热单元数，它表示板式换热器的总热导(即换热器传热热阻的倒数)与流体热容量的比值NTU=KA/MC，它表示相对于流体热容流量，该换热器传热能力的大小，即换热器的无量纲'传热能力”。对于板式换热器来说，长人/乂。=△1/^旧，式中^1/4旧称为温差比，上式中的右边的工艺过程用NTUp表示，左边的换热设备的条件用NTUE表示。NTUp是流体温度的变化与平均温差的比值，表示的是用1℃Atm的变化引起几度流体温度变化的值，当Atm大时，NTUp贝U小；当Atm小时，它有变大的倾向。相反，在NTUp变大的过程中，Atm的温度变化较大，NTUp较小时，其Atm的温度变化较小(见表1)。表1△tm，NTUp的关系△tm大 NTUp小△tm小 NTUp大

NTUp大△tm的温度变化大NTUp小△tm的温度变化小板式换热器的优化设计计算，就是在已知温差比NTUE的条件下，合理地确定其型号、流程和传热面积，使NTUp等于NTUEo换热过程和NTU与供热空调相关的换热过程如下如示：⑴用蒸汽加热水a.蒸汽133—133℃与供热空调相关的换热过程如下如示：⑴用蒸汽加热水a.蒸汽133—133℃水5-65℃（生活热水）b.蒸汽1331133℃水55―65°。（采暖）e.一次水29—24℃二次水26—21℃（制冷机的冷却）以上5例工艺过程的NTUp（见表2）表2供热空调工艺过程的NTUp⑵水一水换热一次水65—60℃二次水45—40°。（采暖）一次水14—9℃二次水13―7°。（制冷）过程△tmNTUpa133—133°5—65℃94.86(65-5)/94.86=0.632b1331133℃55165℃72.88(65-55)/72.88=0.13c65160℃45—40℃20.00(45-40)/20=0.25d1419℃13—7℃1.44(13-7)/1.44=4.17e29124℃26—21℃3.00(26-21)/3=1.67板式换热器和NTUENTUE表示板式换热器的能力，换热器的面积是具有一定传热长度的单位传热体的组合，总传热长度是单位长度和流程数的乘积。当NTUE是总数时，若每1流程数为NTUe时，则NTUE=n-NTUe（其中n是流程数）。当NTUe=NTUE=NTUp时，换热器为单程。若NTUe<NTUp时，则换热器应为多流程，故设计时应先预定n。由于每种板片单程的NTUe值基本上是定值，如适合表2中e的流量为25m3/h的单程板式换热器的NTUe为17以。从NTUe=A-K/MC可知，当NTUe为定值时，A•K成反比，仍以e为例，当K=500kcal/m"h-℃时，A=1.67x25000/500=83.5以，流程数n=83.5/17=5。当K=2500kcal/m"h-℃时，A=16.7以，流程数n=1。每一流程的NTUe如下所示：K=500,NTUe=NTUE/n=0.33,K=2500时，NTUe=1.67。由此可知，根据NTUe即可求出换热器的流程数，传热系数和传热面积。从以上分析可知，若板式换热器设计不合理，可能使换热面积过大，也可能使板间流速太高，阻力过大。板式换热器制造技术的进步，板片种类的增加，提高了板式换热器对各种工艺过程的适应性。⑴大NTU（匕8）,小Atm（匕1〜2）的板式换热器满足了区域供冷和热泵机组蒸发器、冷凝器的要求。从以上分析可知，Atm是换热的驱动力，若Atm小，即意味着驱动力小，要实现两种流体之间的换热，必须增大传热系数，增大传热面积，为了使传热面积不至过大，唯一的方法是增大传热系数K。①浅密波纹板片是北京市京海换热设备制造有限责任公司开发的新型板片，它的传热系数约为7000W/m"K,是水平平直波纹板的2倍，是人字形波纹板的1.5倍，在区域供冷中应用时，检测的Atm约为1.2。在作为冰蓄冷的乙二醇和冷冻水的换热器使用中，Atm约为1.5。②板式蒸发器、板式冷凝器也是北京市京海换热设备制造有限责任公司开发的适应于热泵机组的新型换热器。与管壳式蒸发器、冷凝器相比，它具有如下优点：单位体积内板式蒸发器、板式冷凝器的传热面积约是管壳式换热器的3倍；板式蒸发器的传热系数约为1000〜1200W/m"K,板式冷凝器的传热系数约为1500〜2000W/m"K均为管壳式换热器的2〜3倍；在板式蒸发器上采用了使制冷剂液体分布均匀的分配器装置，当蒸发器板片数较多时，可能会出现制冷剂液体分配不均的问题，不能充分利用所有蒸发传热面积，使蒸发温度低于设计计算温度。采用分配器后即能克服上述问题。有关单位检测数据说明，板式蒸发器、板式冷凝器的传热系数在Atm约为2.5〜3℃时，在1500〜2000W/m"K之间，且阻力小，满足了热泵机组的要求。⑵小NTU（-0.3〜2）,大Atm（g40〜90℃）的板式换热器满足了热回收工艺和工艺加热、冷却的要求。当工艺过程在大Atm的条件下进行换热时，说明驱动力大，所需的传热面积较小，对传热系数要求也不高，但，这种工艺过程或者工作压力高，或者工作温度高，或者工艺加热、冷却过程的液体中含有纤维或直径较大的颗粒，对板式换热器的承压、耐温能力提出了要求，对换热器的板间距提出了要求。①排（烟）气一水板壳式换热器（省能器），排（烟）气—空气板壳式换热器（空气预热器）是北京市京海换热设备制造有限责任公司和兰石化共同开发出来的新型板式换热器，全焊接板式换热器中介质的换热是通过板管束来实现的，组成板管束的板片由专用模具压制成型，全焊接式板束装在压力壳内。波纹板片具有静搅拌作用，能在很低的雷诺数下形成湍流，且污垢系数低，传热系数是管壳式换热器的2〜3倍。为了适应换热量大，流体压降小的要求，板间距大，当量直径约为28mm。为了满足工艺的要求板束工作压力（反压）P".5Mpa,板束工作压力（正压）同壳体工作压力，不受限制；工作温度长550℃。乌鲁木齐石化分公司40万吨/年连续重整采用了进料（冷介质）和出料（热介质）的板壳式换热器，进料流量50t/h,进、出口温渡88℃,470℃。出料流量50t/h,进、出口温度100℃,500℃,对数平均温差约38℃,总传热系数约为380kcal/m"h・℃,热负荷达23x106kcal/h,进料压降20Kpa,出料压降50Kpa。②多效蒸发板式加热器（换热器），这种换热器既是工艺加热装置，又是重要的热回收装置。以前由于板式换热器的流道小（板间距1.5〜5.0mm）,不适宜于气一气换热和蒸气冷凝；且易堵塞，故不宜用于含悬浮物的流体。为了尽量地发挥板式换热器的长处，克服存在问题，适应工艺的要求，北京市京海换热设备制造有限责任公司开发出了新型的多效蒸发板式换热器，这种板式换热器属宽流道型，其板间距为8.0mm,适合于蒸气冷凝，适合于含悬浮物的流体，且不易堵塞，最大处理量达1200m3/h。2传热系数和阻力2.1板式换热器的传热系数和阻力换热器中常使用换热器的“传热面积”和“传热系数”述语，这是一种习惯的有特定含义的名称。因为换热器间壁两侧的表面积可能不同，所谓“换热器的传热面积”实际上是指约定的某一侧的表面积，习惯上一般把换热系数较小的一侧的流体所接触的壁面表面积称为该换热器的传热面积，相对于该传热面积，单位时间、单位面积、在单位温差下所传递的热流量，称为该换热器的传热面积，因此传热系数也是相对于约定的某一侧的表面积而言的。在换热器结构和估算中使用“传热面积”和“传热系数”是方便的。而在换算器传热分析中，则用传热热阻1/（KA）。板式换热器的热阻计算式如下：1/KA=1/AW（1/^1+yF1+6/A+yF2+1/乙）式中，K—传热系数，W/m"℃；A—表面积，以；AW—平壁面积，m%G—板片厚度，m；YF—污垢系数，m"℃/W。下标：1—与流体1接触侧；2—与流体2接触侧。2.1.1换热系数①对于紊流状态，不同形状板片的换热规律，一般可归纳为如下形式，Nu=CRenPrmW与）p式中，Nu及Re中的特征尺寸用当量直径d,d=4Wb/（2W+2b）W一板片宽度，m；b—板片间距，m。c、n、m、p值的大致范围如下：c=0.15〜0.40,n=0.65〜0.85m=0.30〜0.45（通常用1/3）,p=0.05〜0.20临介雷诺数在10〜400左右，取决于板片形状。②对于层流状态，板片的换热规律可归纳为：Nu=C（RePrd/L）n（口/汽）p式中，c、n、p值的范围一般为c=1.86〜4.50,n=0.25〜0.33,p=0.1〜0.2（通常为0.14）L—板片长度，m。由于板片形状复杂，必须根据试验测定所得的换热规律，作为该板片换热器传热计算的依据。2.1.2阻力板式换热器总的流体阻力可用下式表示:△p=f♦（L/d）（pu2/2）•□（Pa）式中，u—流道中速度，m/s；n—流程数；f—板片通道摩擦阻力系数。对于不同形状的板片，其通道的摩擦阻力系数相差很大，必须以试验数据作为阻力计算的依据。在常用间壁式换热器中板式换热器的传热系数较大板式换热器的传热系数（见表3）,从表3可知，板式换热器的传热系数约为管壳式的2〜3倍。表3板式换热器的传热系数工作介质传热系数W/m"℃水一水水平平直波纹板人字形波纹板浅密波纹板3500〜4000（约为管壳式的2〜3倍）4500〜52006000〜7000蒸气一水制冷剂、冷凝器制冷剂、蒸发器1500〜2000（约为管壳式的2〜3倍）1000〜1500（约为管壳式的2〜3倍）水蒸气一水3000〜4000水蒸气（或热水）一油800〜930冷水一油400〜580油一油170〜350烟气一水（板壳式）300〜400非对称流道提高了板式换热器的传热系数，降低了阻力。当忽略板片的导热热阻后，板式换热器的传热系数K=〆//2/（/1+/2）,从该式可知，传热系数K与〆1、〆？有关，且小于二者中较小的一个。为了提高传热系数，必须同时提高冷、热流体与板面之间的对流换热系数，如果其中一侧〆值较低的话，板式换热就不能很好地发挥它的效益。在城市集中供热系统中，根据热力网设计规范，国内所采用的一次热媒的温度一般为150〜80℃,130〜80。。和110〜80℃三种，二次热媒的温度一般为95〜70℃。在这样的设计参数下，板式换热器一次热媒流道内的流量一般为二次热媒流通内流量的一半左右，对于对称性流道来说，一次热媒的流速仅为二次热媒流速的50%左右，则一次热媒流道内流体与板面间的对流换热系数约为二次热媒流通内的70%,传热系数约为2500〜3700W/吸℃。若将一次热媒流道内的对流换热系数提高到原来的1.5倍，则总传热系数将增加到3000〜4500W/限℃。北京市京海换热设备制造有限责任公司开发的非对称流道板式换热器是采用同一板片组成不同几何尺寸和形状的流道（非对称流道）解决了两侧水流量不等的问题。图2表示两侧流道流通截面积不等的波纹板片示意图。这种新型的结构设计与对称结构相比具有相同的耐压性能和使用寿命。表4表示在热力网规范规定的一次侧、二次侧温度条件下，板式换热器两侧各项参数比之间的关系。从该表可知，当A1/A=1（对称型）时，两侧流速比为1:2.4,换热系数比为1:1.8,压力降比为1:5.3,流动功率比为1:1.3。若将板式换热器改为非对称型，当A1/A2的流道流通面积比为1:2.4时，则两侧换热系数近似相等，流通功率损失仅差13%,说明这种流通面积比具有较好的传热系数。表4板式换热器两侧各项参数比之间的关系A1/A2U1/U2乙/乙△P1/ap2N1/N210.410.550.190.0780.4110.992.81.130.580.700.7910.410.430.950.972.51板式换热器常见故障及其处理的方法板式换热器具有传热系数高、压降小、结构紧凑、质量轻、占用空间小、面积和流程组合方便、零件通用性强、可选择材料广以及容易实现规模化生产等特点，已被广泛应用于食品、机械、冶金、石油化工和船舶等领域，并成为城市集中供热工程中的主导换热设备。为了保证板式换热器的正常运行，延长关键部件（如板片、胶垫）的使用寿命，了解掌握板式换热器出现的故障及其产生原因和处理方法显得尤为重要。1板式换热器常见故障1.1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。1.2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，还可能导致管路中其它设备的腐蚀。串液通常发生在导流区域或者二道密封区域处。3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。4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。2原因分析及处理方法1外漏1.1产生原因①夹紧尺寸不到位、各处尺寸不均匀（各处尺寸偏差不应大于3mm）或夹紧螺栓松动。②部分密封垫脱离密封槽，密封垫主密封面有脏物，密封垫损坏或垫片老化。③板片发生变形，组装错位引起跑垫。④在板片密封槽部位或二道密封区域有裂纹。实例：北京、青海和新疆等地的多个热力站均采用饱和蒸汽作为一次侧热源供暖，由于蒸汽温度较高，在设备运行初期系统不稳定的情况下，橡胶密封垫在高温下失效，引起蒸汽外漏。1.2处理方法①在无压状态，按制造厂提供的夹紧尺寸重新夹紧设备，尺寸应均匀一致，压紧尺寸的偏差应不大于±0.2N（mm）（N。为板片总数），两压紧板间的平行度应保持在2mm以内。②在外漏部位上做好标记，然后换热器解体逐一排查解决，重新装配或更换垫片和板片。③将开换热器解体，对板片变形部位进行修理或者更换板片。在没有板片备件时可将变形部位板片暂时拆除后重新组装使用。④重新组装拆开的板片时，应清洁板面，防止污物粘附着于垫片密封面。2串液2.1产生原因①由于板材选择不当导致板片腐蚀产生裂纹或穿孑L。②操作条件不符合设计要求。③板片冷冲压成型后的残余应力和装配中夹紧尺寸过小造成应力腐蚀。④板片泄漏槽处有轻微渗漏，造成介质中有害物质（如C1）浓缩腐蚀板片，形成串液。实例：某铝业有限公司硫酸系统中1台板片材料为254SMo的BR03板式换热器，在运行5个月后出现冷却水侧碳钢接管腐蚀泄漏，酸液泄漏到了冷却水侧。检查发现板片酸液进口处和导流区域有严重的腐蚀及开裂现象。现场分析发现，系统运行温度、流量和浓度等工艺参数均超出设计条件，使用温度远超出材料的适用范围。采用饱和蒸汽作为一次侧热源的板式换热器在运行过程中容易发生板片腐蚀，导致产品串液。这是由于蒸汽温度较高，设备运行中很容易造成橡胶密封垫在高温下失效，引起蒸汽外漏并在二道密封区域急速冷凝。随着外漏的不断进行，冷凝残液越聚越多，局部形成cl质量浓度较高区域，达到破坏板片表面钝化层的腐蚀条件。同时，由于此区域板片冷冲压形成的内部应力较大，在表面钝化层被破坏的情况下，内部应力作用导致应力腐蚀的发生。2.2处理方法①更换有裂纹或穿孑L板片，在现场用透光法查找板片裂纹。②调整运行参数，使其达到设计条件。③换热器维修组装时夹紧尺寸应符合要求，并不是越小越好。④板片材料合理匹配。2.3压降过大2.3.1产生原因①运行系统管路未进行正常吹洗，特别是新安装系统管路中许多脏物(如焊渣等)进入板式换热器的内部，由于板式换热器流道截面积较窄，换热器内的沉淀物和悬浮物聚集在角孑L处和导流区内，导致该处的流道面积大为减小，造成压力主要损失在此部位。②板式换热器首次选型时面积偏小，造成板间流速过高而压降偏大。③板式换热器运行一段时间后，因板片表面结垢引起压降过大。实例：2000年我厂为提新疆用户提供了BR10型板式换热器，用于水一水换热的集中供热系统，一次供水设计温度为130。C。在换热器设计选型时，传热导数偏高，接近5500w/(rnK),而实际应在3500w/(rnK)。同时，设计单位在水泵选型时流量余量又偏大，造成换热器二次侧介质板间流速超过1m/s,实际运行压降在0.2〜0.3MPa,使得二次网水力平衡严重失调。2.3.2处理方法①清除换热器流道中的脏物或板片结垢，对于新运行的系统，根据实际情况每周清洗一次。清洗板片表面水垢(主要指CaCO。)时，选用含0.3氨基磺酸溶液或含0.3乌洛托平、0.2苯胺、0.1硫氰酸钾的0.8硝酸溶液作为清洗液，清洗温度40〜60℃。不拆卸设备化学浸泡清洗时，要打开换热器冷介质进、出口，或安装设备时在介质进、出口接管上安装DN25清洗口，将配好的清洗液注入设备中，浸泡后用清水清洗干净残留酸液，使pH之7。拆开清洗时，将板片在清洗液中浸泡30min,然后用软刷轻刷结垢，最后用清水清洗干净。清洗过程中应避免损伤板片与橡胶垫。若采用不拆卸机械反冲洗方法，应事先在介质进、出口管路上接一管口，将设备与机械清洗车连接，把清洗液按介质流动的反方向注入设备，循环清洗时间1O〜15min,介质流速控制在0.05〜0.15m/s。最后再用清水循环几遍，使清水中Cl质量浓度控制在25mg/I以下。②二次循环水最好采用经过软化处理后的软水，一般要求水中悬浮物质量浓度不大于5mg/L、杂质直径不大于3mm、pH>7。当水温不大于95℃时，Ca、Mg浓度应不大于2mmol/L；当水温大于95|C时，Ca、Mg浓度应不大于0.3mmol/L、溶解氧质量浓度应不大于0.1mg/L。③对于集中供热系统，可以采用一次向二次补水的方法。2.4供热温度不能满足要求2.4.1产生原因①一次侧介质流量不足，导致热侧温差大，压降小。②冷侧温度低，并且冷、热末端温度低。③并联运行的多台板式换热器流量分配不均。④换热器内部结垢严重。4.2处理方法①增加热源的流量或加大热源介质管路直径。②平衡并联运行的多台板式换热器的流量。③拆开板式换热器清洗板片表面结垢。板式换热器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。板式换热器的特点：(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，使用温度只能低于150oC,承受压差较小，处理量较小，一旦发现板片结垢必须拆开清洗。板式换热器使用说明书发布者：广州赛唯换热设备制造有限公司 发布时间：2007年10月31日一、概况板式换热器是液一液、液一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、安装清洗方便、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。板式换热器广泛应用于冶金、石油、化工、食品、制药、船舶、纺织、造纸等行业，是加热、冷却、热回收、快速灭菌等用途的优良设备。二、结构及外形尺寸BR型系列产品，整机装配有普通式结构（不经常拆洗工况采用）和悬挂式结构（拆洗较频繁的工况采用）两种。普通式结构由人字形波纹板片、密封垫、压紧板、上下定位螺栓、压紧螺栓等主要零件组成。悬挂式结构由人字形波纹板片、密封垫、固定压紧板、中间板、活动压紧板、支架、上下定位横梁、压紧螺栓等主要零件组成。三、流程工作原理板式换热器由于板片波纹表面的特殊作用，使流体沿着狭窄弯曲的通道流动其速度的大小方向不断的改变，致使流体在不大的流速下（Rc=200时），激起了强烈端动，因而加快了流体边界层的破坏，强化了传热过程，有效地提高了传热能力。并使其具有结构紧凑、金属耗量低、操作灵活性大、热损失小、安装、检查拆洗方便、耐腐性强、使用寿命长等突出优点。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。要根据工艺条件来选择换热器的流程组合。四、换热器安装1、板式换热器的两块压紧板上有4个吊耳，供起吊时用，吊绳不得挂在接管、定位横梁或板片上。2、换热器周围要留有1米左右的空间，以便于检修。3、冷热介质进出口接管之安装，应严格按照出厂铭牌所规定方向连接，否则，换热器性能将受到影响。4、安装管路时，应在管路上配齐阀门、压力表、温度计，流量控制阀应装在换热器进口处，在出口处应装排气阀。5、设备管道里面要清理干净，防止砂石焊渣等杂物进入换热器，造成堵塞。6、当使用介质不干净，有较大颗粒或长纤维时，进口处应装有过滤器。7、换热器连接管道安装焊接时，应将电焊地线搭在焊接处，严禁将地线搭在远处，使电流回路通过换热器而造成损坏。五、使用投产前准备1、设备使用前应检查夹紧螺栓是否松动，按照说明书应紧到尺寸A保证所有螺栓均匀一致。2、使用前按1.25倍的操作压力分到进行水压试验，保压二十分钟无泄漏方可投产。3、本设备使用前用清自来水进行20分钟左右清洗循环即可了。4