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板式换热器
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高效换热器。各种板片之间形成薄矩形通道，通过板片进行热量交换。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、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。 [1]
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。 [2]
中文名 板式换热器 外文名 Plate Type Heat Exchanger 组 成 板式换热器、平衡槽、热水装置等 类 型 框架式（可拆卸式）和钎焊式 标 准 GB16409-1996《板式换热器》 优 点 换热效率高、热损失小
目录
1 结构原理
2 基本组成结构如图所示：
3 特点
4 基本分类
5 选型计算
6 常见故障
7 设计特点
8 应用领域
9 故障处理
▪ 外漏
▪ 串液
10 处理方法：
11 主要控制参数
12 产品选用要点
13 施工安装要点
14 执行标准
15 清洗工艺
结构原理编辑
板式换热器结构图拆解
板式换热器结构图拆解
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。 [3]
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NTUE。 [4]
基本组成结构如图所示：
板式换热器
板式换热器
⒈板式换热器板片和板式换热器密封垫片
⒉固定压紧板
⒊活动压紧板
⒋夹紧螺栓
⒌上导杆
⒍下导杆
⒎后立柱
特点编辑
（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。 [2]
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℃fff.
板式换热器
板式换热器
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。 [4]
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。
板式换热器
板式换热器
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；
约为管壳式换热器的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。
l. 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，可能发生泄露；
板式换热器采用密封垫密封，工作压力一般不宜**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。
基本分类
一般情况下，我们主要根据结构来区分板式换热器，也就是根据外形来区分，可分为四大类：①可拆卸板式换热器（又叫带密封垫片的板式换热器）、②焊接板式换热器、③螺旋板式换热器、④板卷式换热器（又叫蜂窝式换热器）。
其中，焊接板式换热器又分为：半焊接板式换热器、全焊接板式换热器、板壳式换热器、钎焊板式换热器。
经常用到的分类还有以下：
1 根据单位空间内的换热面积的多少，板式换热器属于紧凑式换热器，主要是与管壳式换热器进行比较，传统的管壳式换热器占地较大。
2 根据工艺用途，又有不同的叫法：板式加热器、板式冷却器、板式冷凝器、板式预热器；
3根据流程组合，分为单程板式换热器和多程板式换热器；
4 根据两种介质的流动方向，分为顺流（并流）板式换热器、逆流板式换热器、交叉流（横流）板式换热器，后两者用的比较多；
5 按照流道的间隙大小，分为常规间隙板式换热器和宽间隙板式换热器；
6 按照波纹，板式换热器有更详细的分别，不再累述，请参考：板式换热器板片波纹形式。
7 按照是否是成套产品，可分为单机板式换热器、板式换热器机组。

工业发达国家从上世纪40年代起，便相继开发了结构型式各异的石墨换热器。1947年，英国爱奇逊电极公司研制成功了块孔式石墨换热器，鲍威尔杜富林公司开发了DELAN1UM石墨换热器。1949年，日本碳素公司成功地制造出RESBON石墨换热器，法国和前苏联在上世纪60-70年代先后生产出各具特色的石墨换热器。如法国罗兰碳素公司生产的块孔式换热器，其换热面积达1500m2，列管式换热器的换热面积已大于1500m2，作为石墨换热器的换热石墨块的直径达1800mm。 [3]
我国自1980年以来，伴随**后化学工业的发展，石墨换热器的产量基本呈逐年直线上升趋势。上世纪80年代末期全国石墨换热器总产量**过4万m2。据了解国内从事石墨换热器研究与生产的企业一度达上百家，其中南通碳素厂、上海碳素厂、沈阳化工机械厂、辽阳碳素厂等曾经达到一定的规模实力。国内较早从事石墨换热器研究与生产的单位是沈阳化工研究院，1956年已开始对酚醛树脂浸渍石墨进行研究，并制造了板式石墨换热器。1959年掌握了酚醛石墨管的制造方法，为我国列管式换热器的大量生产进行了技术储备。1964年沈阳化工机械厂研制成功列管式石墨换热器和矩形块孔式石墨换热器，开创了我国石墨换热器大量应用的先河。1995年，冶金建筑研究院用聚四氟乙烯分散液浸渍石墨生产换热器，用于冶金酸洗钢板，缩小了我国与国外在这一领域的差距。 [3]
南通碳素厂从上世纪60年代末开始起步，到上世纪80年代已能生产各种结构型式、各种规格的石墨换热器，产量跃居全国**。但进入上世纪90年代以后，我国石墨换热器的需求逐步达到一个相对稳定水平。生产企业开始从扩大产能转而加大技术改造项目的投入，或者与国际**公司建立合资企业，以适应**次产能过剩后定单数量长期徘徊不前的局面。 [3]
国内外石墨换热器的生产工艺技术路线常用的有四条。
**条为压型不透性石墨工艺，即将人造石墨粉与合成树脂混合，经压型、固化、机械加工和装配而成。该工艺生产周期短，制造方便，成本低，制造的换热器机械强度高，但传热性能相对较低。前苏联、日本和我国常采用这种技术，适用于制造列管式石墨换热器。如前苏联ATM 一型石墨产品，其配方为粗颗粒人造石墨33%，细颗粒人造石墨43.6%，酚醛树脂23.4%。 [3] 国内生产企业采用这种工艺生产了大量的石墨换热器。为了使石墨换热器能处理某些特殊介质，各国厂家还采用了不同的粘结剂。如前苏联诺契尔斯克电极厂为了提高石墨换热器的抗腐蚀性能，开展了用酚醛呋喃复合树脂的研究，并取得了一定的成效。国内不少企业从上世纪70年代开始生产聚氯乙烯压型石墨管，用于制造列管式石墨换热器。有的还在此基础上填充玻璃纤维以提高石墨坯材的强度。 [3]
*二条为电极浸渍酚醛树脂的工艺，即采用粗颗粒的焦炭与煤沥青混合，经挤压成型、焙烧、石墨化、浸渍、机械加工，再装配而成。这种工艺生产的石墨材料强度高，传热性好，能够制成规格大、换热面积大的块孔式或列管式石墨换热器，但生产周期长，成本较高，基材的粒度粗。这种工艺曾在**的应用相当普及，现在已基本淘汰。而目前我国绝大部分石墨换热器是采用这种工艺生产。 [3]
*三条是综合性工艺技术路线，即采用细颗粒的人造石墨粉与煤沥青混合后，经振动成型、焙烧、浸渍树脂、加工、装配而成，生产成本较**、二种工艺路线低得多，制成的石墨材料强度高，质量稳定，特别是石墨化电极紧俏时，意义更大。我国吉林市江城碳素厂就采用这种工艺生产块孔式石墨换热器。 [3]
*四条为采用化工**石墨浸渍树脂的工艺技术路线。即把细颗粒的石油焦(颗粒度为0.1—0.2mm)与煤沥青混合，经轧辊、磨粉、模压、焙烧、石墨化、浸渍树脂、机械加工再装配而成。这种不透性石墨材料颗粒细微、致密度高、使用压力达0.5—1.5MPa、换热效率较好，能够制成高质量的石墨换热器，工业发达国家普遍采用这种工艺生产石墨换热器。国内化工建设项目引进的石墨换热器一般均为这类产品。国内东新电碳厂自1981年以来，采用高性能细颗粒结构的不透性石墨材料，生产了KSH系列圆块孔式石墨换热器，达到国外同类产品水平。 [3] 上述四条工艺路线中，我国主要采用**种工艺组织生产石墨换热器，其质量与国外产品相比尚有一定差距。为此“八五”计划以来国家将四条工艺路线纳入重大技术装备攻关项目，委托东新电碳厂等单位开展相应的研究，并取得了一定的成果。 [3]
当然，与量大面广的金属换热设备相比较，石墨换热设备机械强度低和使用温度不高的弱点比较明显，为此，近年来国内外科研和生产部门采用了许多措施以提高石墨换热设备的整机性能。
首先是采用材料增强技术，石墨换热器用浸渍石墨块的采用在石墨材料表面涂敷耐磨陶瓷氧化物的方法，提高块材的耐磨蚀性，适宜于在流速快、固体含量大的介质中使用。德国西格里公司开发了这种表面涂敷耐磨陶瓷氧化物涂层的OIABON石墨块材。此外，当列管式换热器用于处理含有较多固体颗粒或流速较快而存在腐蚀危险的场合时，也可以在管板的进料侧涂腐这种涂层，而涂腐这种涂层的成本并不高。石墨换热器用增强石墨管的先将碳纤维束浸入树脂或树脂溶液，然后缠绕在石墨管的外表面，缠绕后，把管子加热到120—180℃，使树脂固化形成坚固的传力桥。这种增强石墨管即使在负载骤减和应力波动时，也能保持其增强效果。石墨管之间、管板与石墨管之间的粘结强度也得到了提高，石墨管的破坏压力可增大30—40%。其次是开发浸渍剂品种。浸渍石墨的不透性是靠浸渍来实现的。因此浸渍剂的质量直接影响石墨换热器的使用性能。常用的浸渍剂有热固性、低粘度的酚醛树脂、改性酚醛树脂、糠酮树脂、**硅树脂等，使用温度约170℃。 [3]
同时，**还开发出一些*特的浸渍剂，如日本开发的二乙烯基苯树脂N210系列产品，使用温度一般为180—320℃，大大拓展了石墨换热器的应用范围。而美国开发了聚脂树脂作为石墨材料的浸渍剂，用于制造食品工业用换热设备。此外美、法、日、前苏联等国为使石墨换热器能在高温下使用，采用了“碳浸渍法”，即采用含碳量较高的碳氢化合物在高温下气相热解，使其形成的热解碳沉积在碳孔隙中，以达到石墨材料的不渗透性。这种材料制成的石墨换热器的使用温度高达400℃。我国除常用的酚醛树脂和较少量的聚四氟乙烯浸渍的石墨换热器外，在浸渍剂开发方面与世界水平尚有一定的差距。 [3]
三是改进石墨换热器结构，提高设备的使用性能和运行稳定性。罗兰碳素公司的块孔式换热器的结构设计在世界上是较为成功的，其结构特点在于强化液体的流动性，在石墨块的上、下两端面上开一条高度为2—3mm的湍流槽，组装堆叠后将构成湍流增进器。尽管该公司的GMS/8型换热器通常设计为单管程结构形式，但由于在每层之间均设有湍流增进器且长径比达到13.5，因而提高了传热效率。此外通过采用多壳程结构，在每两个换热块中间放一折流板，与壳体侧折流板错开，强制流体经横向孔道流动以提高换热效率。

资源回收率低，不易回收利用的再生资源丢弃现象严重。据测算，目前我国可以回收而没有回收利用的再生资源价值达300～350亿元。每年约有500万吨左右的废钢铁、20多万吨废有色金属、1400万吨的废纸及大量的废塑料、废玻璃等没有回收利用。由于我国废旧物资零星分散，其回收、加工、运输费用高，销售价格低，致使部分品种回收量减少，与实际生成量相差较大，资源流失严重，再生资源回收利用率与世界先进水平相比差距较大。如我国每年丢弃的镉镍电池（二次电池）2亿多支；废旧家用电器、电脑及其他电子废弃物回收处理还未能提上日程。