板式换热器的特点及应用

    1878年德国人发明了板式换热器，早期主要应用在食品二业万面，包括食品加工、牛奶和喧酒灭菌等行业。经过10U多年的发展，板式换热器现在已经厂泛应用在石油、化工、冶金、电力、食品、医药等诸多领域。

    板式换热器的结构比较简单，由一系列相互平行、具有波纹表面的薄金属平行压紧而成，其主要组成部分还包括密封胶垫、固定活动压紧板、夹紧螺柱、夹紧螺母、上导杆、下导杆、前支柱等，具体如图 I.1所示。板式换热器零部件品种少、通用性高，是任何换热器所不能比拟的。金属换热板片按照一定顺序排列，相邻两板片即组成流体区域，冷、热流体在各自的流道内流动.通过板片进行换热.具体如图1.2所示。

    最近几十年来板式换热器发展很快.种类日益增多一技术性能日益提高。应用范围日益广泛。从连接万式上板式换热器可以分为:可拆式板式换热器、半焊接式板式换热器、全焊接式板式换热器: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一窄、宽一宽流道:从板片波纹的深浅上看:从波深为3mm的一般波纹板片发展到波深为2mm的浅密波纹板片。金属波纹板片作为板式换热器的关键部件，其结构设计的合理性是影响板片传热传质特性、流动阻力及整体承压能力，当前主要的波纹形式包括:水平波纹、竖直波纹、斜波纹，图1.3给出了几种常见波纹的实物照片。为适应各种工况的需要，在传统的板式换热器的基础上又相继发展了一些特殊的板式换热
器板片如便于装卸的板片、用于冷凝的板片、用于蒸发的板片、板管式板片、双层板片、石墨材料板片、宽窄通道的板片等C且板式换热器已经向大型化、小型化、专用化、多元化、装置化发展。

    随着板式换热器近年来在各个领域中厂泛应用人们通过对其深入研究与实践.总结出与其他类型的换热设备相比板式换热器王要有以下几个优势:
    1.良好的传热特性:冷热流体在板片问狭小的通道内流动.不产生短路，压损全邵用在有效流动上所以与管壳式换热器相比，在相同压损的前提下具有较高的换热系数;
    2.有效传热温差较大:可以实现理想状态或接近理想状态的逆流换热;
    3.结构紧凑:良好的传热特性和较大的换热温差所带来的效果便是相同热负荷条件下，板式换热器需要很小的换热面积，另外传热板片很薄，大约在0.5-1.2mm范围内，因此可以节约大量的金属和占地面积;
    4.运行费用低:突出的换热性能以及较大的换热温差从某种程度上说可以减小流体的流量，从而减少输送流体的泵功，降低运行成本;
    5.热负荷调整方便:通过改变传热板片的数量，可以根据实际情况灵活增减换热面积，这在其他换热器中是很难实现的;
    6.造价相对便宜:在相同热负荷和材质的条件下，板式换热器要比其他换热器具有更低的价格，甚至在相同热负荷下，不锈钢板式换热器要比碳钢的其他换热器便宜;
    7.多种介质换热:通过板式换热器流道的不同设计，可以方便地在同一换热器内完成两种及以上的流体间换热;
    8.利于回收低品位热能:由于突出的换热性能及较大的有效换热温差，板式换热器很适合低位热量的回收，其回收效率往往比管壳式换热器高出70-80%:
    9.利于高粘度流体换热:由于板式换热器流动通道间距很小(约2-lOmm ).对高粘度流体有着很好的强化传热作用;
    10.板片材料的多样性:作为主要传热部件，传热板片可以不需要其他焊接方式，所以许多热加工性能一般的材料也可以用来制造板式换热器。

    尽管板式换热器具有突出的优点，但同时也存在着以下几个问题：
    1.难以承受较高的工作压力:由板式换热器的密封结构所决定，其工作压力注定不会很高，以可拆式板式换热器为例，其工作压力甚至低于1 MPa;
    2.难以承受较高的工作温度:由于密封垫片的原因，板式换热器不能承受较高的工作温度;
    3.难以给出通用的理论及设计方法:板式换热器发展迅速，各个厂家生产的板式换热器规格多种多样，难以统一，给研究工作以及换热器设计带来了诸多不便;
    4.通道易堵塞:换热板片间距较小固然带来了很多好处，但同时如果流动介质中含有较大的固体颗粒、纤维物质或是长时间运行后有污垢沉积下来时，非常容易堵塞板件通道，造成运行、维护成本的增加。