多流程板式换热器

河南机电高等专科学校毕业设计说明书

1 第1章 概 论

通过广泛的应用与实践，人们加深了对板式换热器优越性的认识，随着应用领域的扩大和制造技术的进步，使板式换热器的发展加快，目前已成为很重要的换热设备。

1.1板式换热器发展简史

目前板式换热器已成为高效、紧凑的热交换设备，大量地应用于工业中。它的发展已有一百多年的历史。

德国在1878年发明了板式换热器，并获得专利，到1886年，由法国M.Malvazin首次设计出沟道板板式换热器，并在葡萄酒生产中用于灭菌。APV公司的R.Seligman在1923年成功地设计了可以成批生产的板式换热器，开始时是运用很多铸造青铜板片组合在一起，很像板框式压滤机。1930年以后，才有不锈钢或铜薄板压制的波纹板片板式换热器，板片四周用垫片密封，从此板式换热器的板片，由沟道板的形式跨入了现代用薄板压制的波纹板形式，为板式换热器的发展奠定了基础。

与此同时，流体力学与传热学的发展对板式换热器的发展做出了重要的贡献，也是板式换热器设计开发最重要的技术理论依据。如：19世纪末到20世纪初，雷诺用实验证实了层流和紊流的客观存在，提出了雷诺数——为流动阻力和损失奠定了基础。此外，在流体、传热方面有杰出贡献的学者还有瑞利、普朗特、库塔、儒可夫斯基、钱学森、周培源、吴仲华等。

近几十年来，板式换热器的技术发展，可以归纳为以下几个方面：

（1）研究高效的波纹板片。初期的板片是铣制的沟道板，至三四十年代，才用薄金属板压制成波纹板，相继出现水平平直波纹、阶梯形波纹、人字形波纹等形式繁多的波纹片。同一种形式的波纹，又对其波纹的断面尺寸——波纹的高度、节距、圆角等进行大量的研究，同时也发展了一些特殊用途的板片。

（2）研究适用于腐蚀介质的板片、垫片材料及涂（镀）层。 河南机电高等专科学校毕业设计说明书

2 （3）研究提高使用压力和使用温度。

（4）发展大型板式换热器。

（5）研究板式换热器的传热和流体阻力。

板式换热器的结构设计

摘要：板式换热器的广泛应用加速了我国板式换热器行业的迅速发展。然而目前我国的板式换热器结构设计与发达国家之间仍存在着一定的差距，鉴于此，本文对板式换热器结构设计的要点进行了总结分析，以供参考。

关键词：板式换热器；结构设计； 框架；传热板；密封垫

前言：

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，主要由框架和板片两部分组成。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，而板片则是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。因其结构复杂，必须要正确选准构件，合理设计，才能使得其功能的发挥可靠、高效。

1.框架结构的设计

1.1 框架结构的组成

板式换热器主要由下列部件组成：两个垂直构件，即尾部支持和固定支持，具有四个流体连接头或接管；顶部和底部的导杆架设在两个垂直构件之间，为板组导向、定位；另有一可动构件讲板组压紧在固定构件上；夹紧部件，其作用是将固定构件和移动构件夹紧。

夹紧部件通常有两类：

（1）拉杆

用一定数量的拉杆t把固定和可移动构件夹紧。除了板片和它们的流道中容纳的工质重量外，尾部支撑、顶部和底部的导杆处于无应力状态。

（2）压榨式

用两个支持在尾部支撑的紧固丝杆，施加压紧载荷于可移动构件上，丝杆本身受到应力作用，顶部和底部的连杆也受到了应力作用。这是一种较为昂贵和不稳定的结构，因为紧固丝杆处于受压状态，但其安装、拆卸较为容易，并可进一步利用动力紧固装置，如电动或液压装置使操作更加便利。

1.2 框架受力分析

应力和应变是框架设计中应考虑的重要因素，因为过度的变形会降低作用在密封垫上的压力，造成泄漏。当板片组合尺寸减小，单个密封垫的影响增加，这一问题将变得更加显著。因此，在框架设计中应对以下主要载荷给予充分的考虑：（1）头盖、随动版和尾部支撑，由于流体压力和紧固载荷造成的应力和变形；（2）在拉杆中的拉伸应力和紧固丝杆中的压缩应力；（3）顶部承载导杆的刚度，顶部承载杆必须承受板片和它们的流道里面容纳的工质重量，并使板片不与底部导杆接触；（4）顶部导杆的横向强度应保证板组在侧方向的稳定性。

第１１卷第４期　２　０　１　１年８月　跨　室调　

ＲＥＦＲＩＧＥＲＡＴ１０Ｎ　ＡＮＤ　ＡＩＲ—ＣＯＮＤＩＴＩＯＮＩＮＧ　

一种新型板式换热器　

伍肇梅”　黄余分　

’（丹佛斯（杭州）板式换热器有限公司）　胡伟　魏文建”　

（丹佛斯（上海）自动控制有限公司）　

摘要介绍一种区别于传统人字形波纹板式换热器的新型微板换热器，该换热器具有压降小而换热能力　强，材料消耗少，可靠性好，制冷剂充注量小，设计灵活等特点，同时介绍其在应用和节能减排上的优势。　关键词换热器；微板换热器；点波纹；板式换热器；人字形；制冷；空调　

Ａ　ｎｏｖｅｌ　ｐｌａｔｅ　ｈｅａｔ　ｅｘｃｈａｎｇｅｒ　

Ｗｕ　Ｚｈａｏｍｅｉ”Ｈｕａｎｇ　Ｙｕｆｅｎ　Ｈｕ　Ｗｅｉ。’　Ｗｅｉ　Ｗｅｎｊｉａｎ　

（Ｄａｎｆｏｓｓ（Ｈａｎｇｚｈｏｕ）Ｐｌａｔｅ　Ｈｅａｔ　Ｅｘｃｈａｎｇｅｒ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．）　

（Ｄａｎｆｏｓｓ（Ｓｈａｎｇｈａｉ）Ａｕｔｏｍａｔｉｃ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．）　

ＡＢＳＴＲＡＣＴ　Ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ　ａ　ｎｏｖｅｌ　ｄｉｍｐｌｅ　ｍｉｃｒｏ　ｐｌａｔｅ　ｈｅａｔ　ｅｘｃｈａｎｇｅｒ，ｗｈｉｃｈ　ｉｓ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　

ｆｒｏｍ　ｔｈｅ　ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ　ｈｅｒｒｉｎｇｂｏｎｅ　ｐｌａｔｅ　ｈｅａｔ　ｅｘｃｈａｎｇｅｒ．Ｉｔ　ｈａｓ　ａｄｖａｎｔａｇｅｓ　ｏｆ　ｈｉｇｈ　ｈｅａｔ　

ｔｒａｎｓｆｅｒ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ　ｗｉｔｈ　ｌｏｗ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｄｒｏｐ，ｌｏｗ　ｍａｔｅｒｉａｌ—ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ，ｇｏｏｄ　ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ，　

ｌｏｗ　ｒｅｆｒｉｇｅｒａｎｔ　ｉｎｖｅｎｔｏｒｙ，ｆｌｅｘｉｂｌｅ　ｄｅｓｉｇｎ，ｅｔｃ．．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｐｒｅｓｅｎｔｓ　ｉｔｓ　ｇｏｏｄ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ａｎｄ　

ｌＯＷ　ｃａｒｂｏｎ　ｅｍｉｓｓｉｏｎ．　ＫＥＹ　ＷＯＲＤＳ　ｈｅａｔ　ｅｘｃｈａｎｇｅｒ；ｍｉｃｒｏ　ｐｌａｔｅ　ｈｅａｔ　ｅｘｃｈａｎｇｅｒ；ｄｉｍｐｌｅ；ｐｌａｔｅ　ｈｅａｔ　ｅｘｃｈａｎｇｅｒ；　

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。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、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。

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聚集管，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·°C·h，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。