板式換熱器工作原理

1、.-板式換熱器是由一系列具有一定波紋形狀的金屬片疊裝而成的一種新型高效換熱器。各種板片之間形成薄矩形通道，通過(guò)半片進(jìn)行熱量交換。板式換熱器是液液、液汽進(jìn)行熱交換的理想設(shè)備。它具有換熱效率高、熱損失小、結(jié)構(gòu)緊湊輕巧、占 地面積小、安裝清洗方便、應(yīng)用廣泛、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。在相同壓力損失情況下，其傳熱系數(shù)比管式換 熱器高3-5倍，占地面積為管式換熱器的三分之一，熱回收率可高達(dá)90%以上。 可拆卸板式換熱器是由許多沖壓有波紋薄板按一定間隔，四周通過(guò)墊片密封，并用框架和壓緊螺旋重疊壓緊而成，板片和墊片的四個(gè)角孔形成了流體的分配管和匯集管，同時(shí)又合理地將冷熱流體分開(kāi)，使其分別在每塊板片兩側(cè)的流道中流動(dòng)，

2、通過(guò)板片進(jìn)行熱交換。板式換熱器的設(shè)計(jì)特點(diǎn) 1、高效節(jié)能：其換熱系數(shù)在30004500kcal/m2Ch，比管殼式換熱器的熱效率高35倍。 2、結(jié)構(gòu)緊湊：板式換熱器板片緊密排列，與其他換熱器類(lèi)型相比，板式換熱器的占地面積和占用空間較少，面積相同換熱量的板式換熱器僅為管殼式換熱器的1/5。 3、容易清洗拆裝方便：板式換熱器靠夾緊螺栓將夾固板板片夾緊，因此拆裝方便，隨時(shí)可以打開(kāi)清洗，同時(shí)由于板面光潔，湍流程度高，不易結(jié)垢。 4、使用壽命長(zhǎng)：板式換熱器采用不銹鋼或鈦合金板片壓制，可耐各種腐蝕介質(zhì)，膠墊可隨意更換，并可方便在、拆裝檢修。 5、適應(yīng)性強(qiáng)：板式換熱器板片為獨(dú)立元件，可按要求隨意增減流程，形式

3、多樣；可適用于各種不同的、工藝的要求。 6、不串液，板式換熱器密封槽設(shè)置泄液液道，各種介質(zhì)不會(huì)串通，即使出現(xiàn)泄露，介質(zhì)總是向外排出。板式換熱器的應(yīng)用圍 板式換熱器已廣泛應(yīng)用于冶金、礦山、石油、化工、電力、醫(yī)藥、食品、化纖、造紙、輕紡、船舶、供熱等部門(mén)，可用于加熱、冷卻、蒸發(fā)、冷凝、殺菌消毒、余熱回收等各種情況?；瘜W(xué)工業(yè) 制造氧化鈦、酒精發(fā)酵、合成氨、樹(shù)脂合成、制造橡膠、冷卻磷酸、冷卻甲醛水、堿炭工業(yè)、電解制堿。鋼鐵工業(yè) 冷卻淬火油，冷卻電鍍用液、冷卻減速器潤(rùn)滑油、冷卻軋制機(jī)、拉絲機(jī)冷卻液。冶金行業(yè) 鋁酸鹽母液的加熱和冷卻，冷卻鋁酸鈉，煉鋁軋機(jī)潤(rùn)滑油冷卻。機(jī)械制造業(yè) 各種淬火液冷卻，冷卻壓力機(jī)、

4、工業(yè)母機(jī)潤(rùn)滑油，加熱發(fā)動(dòng)機(jī)用油。食品工業(yè) 制鹽，乳品，醬油，醋的殺菌、冷卻，動(dòng)植物油加熱、冷卻，啤酒生產(chǎn)中啤酒、麥芽汁的加熱冷卻，制糖，明膠濃縮，殺菌、冷卻，制造谷氨酸鈉。紡織工業(yè)各種廢液熱回收，沸騰磷化纖維的冷卻，冷卻粘膠液，醋酸和酸醋酐的冷卻，冷卻堿水溶液，粘膠絲的加熱和冷卻。造紙工業(yè) 冷卻黑水，漂白用鹽、堿液的加熱、冷卻，玻璃紙廢液的熱回收，加熱蒸煮酸，冷卻氫氧化鈉水溶液，回收漂白紙的廢液，排氣的凝縮，預(yù)熱濃縮紙漿似的廢液。集中供暖 熱電廠廢熱區(qū)域供暖，加熱生活用水，鍋爐區(qū)域供暖油脂工業(yè)加熱、冷卻合成洗滌劑，加熱鯨油，冷卻植物油，冷卻氫氧化鈉，冷卻甘油、乳化油。電力工業(yè) 發(fā)電機(jī)軸泵冷卻，

5、變壓器油冷卻。船 舶 柴油機(jī)，中央冷卻器，卸套水冷卻器，活塞冷卻器，潤(rùn)滑油冷卻器，預(yù)熱器，海水淡化系統(tǒng)包括多級(jí)及單級(jí)海水養(yǎng)殖育苗行業(yè) 配套鍋爐給育苗海水升溫已節(jié)約煤炭的使用，從而節(jié)能環(huán)保提高效率。其 他 醫(yī)藥、石油、建、玻璃、水泥、地?zé)崂玫?。BR型系列產(chǎn)品，整機(jī)裝配有普通式結(jié)構(gòu)不經(jīng)常拆洗工況采用和懸掛式結(jié)構(gòu)拆洗較頻繁的工況采用兩種。 普通式結(jié)構(gòu)由人字形波紋板片、密封墊、壓緊板、上下定位螺栓、壓緊螺栓等主要零件組成。 懸掛式結(jié)構(gòu)由人字形波紋板片、密封墊、固定壓緊板、中間板、活動(dòng)壓緊板、支架、上下定位橫梁、壓緊螺栓等主要零件組成。 常見(jiàn)故障 板式換熱器具有傳熱系數(shù)高、壓降小、結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量輕、占

6、用空間小、面積和流程組合方便、零件通用性強(qiáng)、可選擇材料廣以及容易實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)等特點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于食品、機(jī)械、冶金、石油化工和船舶等領(lǐng)域，并成為城市集中供熱工程中的主導(dǎo)換熱設(shè)備。為了保證板式換熱器的正常運(yùn)行，延長(zhǎng)關(guān)鍵部件(如板片、膠墊)的使用壽命，了解掌握板式換熱器出現(xiàn)的故障及其產(chǎn)生原因和處理方法顯得尤為重要。2.板式換熱器常見(jiàn)故障2.1 外漏 主要表現(xiàn)為滲漏(量不大，水滴不連續(xù))和泄漏(量較大，水滴連續(xù))。外漏出現(xiàn)的主要部位為板片與板片之間的密封處、板片二道密封泄漏槽部位以及端部板片與壓緊板側(cè)。2.2串液 主要特征為壓力較高一側(cè)的介質(zhì)串入壓力較低一側(cè)的介質(zhì)中，系統(tǒng)中會(huì)出現(xiàn)壓力和溫度的異常。

7、如果介質(zhì)具有腐蝕性，還可能導(dǎo)致管路中其它設(shè)備的腐蝕。串液通常發(fā)生在導(dǎo)流區(qū)域或者二道密封區(qū)域處。2.3 壓降大介質(zhì)進(jìn)、出口壓降超過(guò)設(shè)計(jì)要求，甚至高出設(shè)計(jì)值許多倍，嚴(yán)重影響系統(tǒng)對(duì)流量和溫度的要求。在供暖系統(tǒng)中，假設(shè)熱側(cè)壓降過(guò)大，那么一次側(cè)流量將嚴(yán)重不足，即熱源不夠，導(dǎo)致二次側(cè)出溫度不能滿(mǎn)足要求。2.4供熱溫度不能滿(mǎn)足要求 主要特征是出口溫度偏低，達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。編輯本段3 .原因分析及處理方法3.1 外漏 3.1.1 產(chǎn)生原因夾緊尺寸不到位、各處尺寸不均勻(各處尺寸偏差不應(yīng)大于3 mm)或夾緊螺栓松動(dòng)。 部分密封墊脫離密封槽，密封墊主密封面有臟物，密封墊損壞或墊片老化。 板片發(fā)生變形，組裝錯(cuò)位引起

8、跑墊。在板片密封槽部位或二道密封區(qū)域有裂紋。實(shí)例：、和XX等地的多個(gè)熱力站均采用飽和蒸汽作為一次側(cè)熱源供暖，由于蒸汽溫度較高，在設(shè)備運(yùn)行初期系統(tǒng)不穩(wěn)定的情況下，橡膠密封墊在高溫下失效，引起蒸汽外漏。3.1.2 處理方法 在無(wú)壓狀態(tài)，按制造廠提供的夾緊尺寸重新夾緊設(shè)備，尺寸應(yīng)均勻一致，壓緊尺寸的偏差應(yīng)不大于02N (mm)(N。為板片總數(shù))，兩壓緊板間的平行度應(yīng)保持在2 mm 以。 在外漏部位上做好標(biāo)記，然后換熱器解體逐一排查解決，重新裝配或更換墊片和板片。 將開(kāi)換熱器解體，對(duì)板片變形部位進(jìn)行修理或者更換板片。在沒(méi)有板片備件時(shí)可將變形部位板片暫時(shí)拆除后重新組裝使用。 重新組裝拆開(kāi)的板片時(shí)，應(yīng)清潔

9、板面，防止污物粘附著于墊片密封面。3.2串液3.2.1 產(chǎn)生原因 由于板材選擇不當(dāng)導(dǎo)致板片腐蝕產(chǎn)生裂紋或穿孑L。操作條件不符合設(shè)計(jì)要求。 板片冷沖壓成型后的殘余應(yīng)力和裝配中夾緊尺寸過(guò)小造成應(yīng)力腐蝕。板片泄漏槽處有輕微滲漏，造成介質(zhì)中有害物質(zhì)(如C1)濃縮腐蝕板片，形成串液。實(shí)例：某鋁業(yè)硫酸系統(tǒng)中1臺(tái)板片材料為254 SMo的BR03板式換熱器，在運(yùn)行5個(gè)月后出現(xiàn)冷卻水側(cè)碳鋼接管腐蝕泄漏，酸液泄漏到了冷卻水側(cè)。檢查發(fā)現(xiàn)板片酸液進(jìn)口處和導(dǎo)流區(qū)域有嚴(yán)重的腐蝕及開(kāi)裂現(xiàn)象?，F(xiàn)場(chǎng)分析發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)運(yùn)行溫度、流量和濃度等工藝參數(shù)均超出設(shè)計(jì)條件，使用溫度遠(yuǎn)超出材料的適用圍。采用飽和蒸汽作為一次側(cè)熱源的板式換熱器在

10、運(yùn)行過(guò)程中容易發(fā)生板片腐蝕，導(dǎo)致產(chǎn)品串液。這是 由于蒸汽溫度較高，設(shè)備運(yùn)行中很容易造成橡膠密封墊在高溫下失效，引起蒸汽外漏并在二道密封區(qū)域急速冷凝。隨著外漏的不斷進(jìn)行，冷凝殘液越聚越多，局部形成cl質(zhì)量濃度較高區(qū)域，達(dá)到破壞板片表面鈍化層的腐蝕條件。同時(shí)，由于此區(qū)域板片冷沖壓形成的部應(yīng)力較大，在表面鈍化層被破壞的情況下，部應(yīng)力作用導(dǎo)致應(yīng)力腐蝕的發(fā)生。3.2.2處理方法 更換有裂紋或穿孑L板片，在現(xiàn)場(chǎng)用透光法查找板片裂紋。調(diào)整運(yùn)行參數(shù)，使其達(dá)到設(shè)計(jì)條件。換熱器維修組裝時(shí)夾緊尺寸應(yīng)符合要求，并不是越小越好。 板片材料合理匹配。3.3壓降過(guò)大3.3.1產(chǎn)生原因運(yùn)行系統(tǒng)管路未進(jìn)行正常吹洗，特別是新安裝

11、系統(tǒng)管路中許多臟物(如焊渣等)進(jìn)入板式換熱器的部，由于板式換熱器流道截面積較窄，換熱器的沉淀物和懸浮物聚集在角孑L處和導(dǎo)流區(qū)，導(dǎo)致該處的流道面積大為減小，造成壓力主要損失在此部位。 板式換熱器首次選型時(shí)面積偏小，造成板間流速過(guò)高而壓降偏大。 板式換熱器運(yùn)行一段時(shí)間后，因板片表面結(jié)垢引起壓降過(guò)大。實(shí)例：2000年我廠為提XX用戶(hù)提供了BR10型板式換熱器，用于水一水換熱的集中供熱系統(tǒng)，一次供水設(shè)計(jì)溫度為130。C。在換熱器設(shè)計(jì)選型時(shí)，傳熱導(dǎo)數(shù)偏高，接近5 500 w/(rn K)，而實(shí)際應(yīng)在3 500 w/(rn K)。同時(shí)，設(shè)計(jì)單位在水泵選型時(shí)流量余量又偏大，造成換熱器二次側(cè)介質(zhì)板間流速超過(guò)1

12、 m/s，實(shí)際運(yùn)行壓降在0203 MPa，使得二次網(wǎng)水力平衡嚴(yán)重失調(diào)。3.3.2處理方法 清除換熱器流道中的臟物或板片結(jié)垢，對(duì)于新運(yùn)行的系統(tǒng)，根據(jù)實(shí)際情況每周清洗一次。清洗板片表面水垢(主要指CaCO3。)時(shí)，選用含03 氨基磺酸溶液或含03 烏洛托平、02 苯胺、01硫氰酸鉀的08 硝酸溶液作為清洗液，清洗溫度4O6O。不拆卸設(shè)備化學(xué)浸泡清洗時(shí)，要打開(kāi)換熱器冷介質(zhì)進(jìn)、出口，或安裝設(shè)備時(shí)在介質(zhì)進(jìn)、出口接管上安裝DN25清洗口，將配好的清洗液注入設(shè)備中，浸泡后用清水清洗干凈殘留酸液，使pH7。拆開(kāi)清洗時(shí)，將板片在清洗液中浸泡30 min，然后用軟刷輕刷結(jié)垢，最后用清水清洗干凈。清洗過(guò)程中應(yīng)避免損

13、傷板片與橡膠墊。假設(shè)采用不拆卸機(jī)械反沖洗方法，應(yīng)事先在介質(zhì)進(jìn)、出口管路上接一管口，將設(shè)備與機(jī)械清洗車(chē)連接，把清洗液按介質(zhì)流動(dòng)的反方向注入設(shè)備，循環(huán)清洗時(shí)間1O1 5 min，介質(zhì)流速控制在005015 m/s。最后再用清水循環(huán)幾遍，使清水中Cl質(zhì)量濃度控制在25 mg/I 以下。 二次循環(huán)水最好采用經(jīng)過(guò)軟化處理后的軟水，一般要求水中懸浮物質(zhì)量濃度不大于5 mg/L、雜質(zhì)直徑不大于3 mm、pH 7。當(dāng)水溫不大于95時(shí)，Ca 、Mg 濃度應(yīng)不大于2 mmol/L；當(dāng)水溫大于95|C 時(shí)，Ca 、Mg 濃度應(yīng)不大于03 mmol/L、溶解氧質(zhì)量濃度應(yīng)不大于01 mg/L。對(duì)于集中供熱系統(tǒng)，可以采用

14、一次向二次補(bǔ)水的方法。3.4 供熱溫度不能滿(mǎn)足要求3.4.1產(chǎn)生原因 一次側(cè)介質(zhì)流量不足，導(dǎo)致熱側(cè)溫差大，壓降小。 冷側(cè)溫度低，并且冷、熱末端溫度低。 并聯(lián)運(yùn)行的多臺(tái)板式換熱器流量分配不均。換熱器部結(jié)垢嚴(yán)重。3.4.2處理方法 增加熱源的流量或加大熱源介質(zhì)管路直徑。 平衡并聯(lián)運(yùn)行的多臺(tái)板式換熱器的流量。拆開(kāi)板式換熱器清洗板片表面結(jié)垢。1、主要控制參數(shù)板水加熱器的主要控制參數(shù)為水加熱器的單板換熱面積、總換熱面積、熱水產(chǎn)量、換熱量、傳熱系數(shù)K、設(shè)計(jì)壓力、工作壓力、熱媒參數(shù)等。2、性能特點(diǎn)1換熱量高，傳熱系數(shù)K值在30008000 W/(m2K)圍，高于其它換熱器型式。2板式換熱器具有很高的傳熱系數(shù)

15、，就決定了它具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小的特點(diǎn)，在每立方米體積可以布置250平方米的傳熱面積，大大優(yōu)于其它種類(lèi)的換熱器。3板式換熱器還具有組裝靈活，拆卸清洗方便的特點(diǎn)，可以用增減板片數(shù)量來(lái)變換換熱面積，以適應(yīng)熱負(fù)荷的變化。在同樣一臺(tái)換熱器，對(duì)于較純凈流體，還可以用增加流程數(shù)來(lái)提高板間流速的作法，以求達(dá)到很高的傳熱系數(shù)。4由于在板式換熱器冷、熱介質(zhì)間采用兩道密封，并在兩道密封間開(kāi)孔與大氣相通，可以有效的避免兩種介質(zhì)的混合。5、產(chǎn)品選用要點(diǎn)1. 板式換熱器選用控制參數(shù)為換熱器材質(zhì)、工作壓力、設(shè)計(jì)溫度等。2. 選用換熱器時(shí)，應(yīng)盡量使換熱系數(shù)小的一側(cè)得到大的流速，并且盡量使兩流體換熱面兩側(cè)的換熱系數(shù)相等或相近，提高傳熱系數(shù)。經(jīng)換熱器加熱的流體溫度應(yīng)比換熱器出口壓力下的飽和溫度低10，且應(yīng)低于二次水所用水泵的工作溫度。3. 含有泥沙臟物的流體宜經(jīng)過(guò)過(guò)濾后進(jìn)入換熱器。4. 選用板式換熱器時(shí)，溫差較小側(cè)流體的接口處流速不宜過(guò)大，應(yīng)能滿(mǎn)足壓力降的要求。5. 對(duì)于流量大允許壓力降小的情況應(yīng)選用阻力小的板型，反之，選用阻力大的板型。6. 根據(jù)流體壓力和溫度情況選用可拆卸式或電焊式。7. 不宜選用單板面積太小的板片，以免板片數(shù)量過(guò)多，