板式换热器的特点

钛板式换热器是以波纹为传热面的新型、高效换热器，广泛应用于化工、石油、冶金、电力、船舶、海洋、医药等工业部门的加热、冷却、冷凝、蒸发工艺过程中。随着人们对板式换热器优越性的进一步认识和其应用领域的扩大，板式换热器的发展迅速，目前已成为主要的换热设备。钛板式换热器由于其高效紧凑以及出色的抗腐蚀能力，已成为许多强腐蚀工况中的首选设备。但是由于板式换热器板片都要承受来自冷、热流体两侧的压差，而这个压差就作用在该板片与相邻两板片间数以千计的接触点上，并且板式换热器是靠夹紧板片之间的橡胶垫片来密封冷热流体的，夹紧板片时，必然有一部分作用是靠板片之间接触点承受的。因此，板片压制精度越高，板片之间的接触点所承受压力就均匀，板片的承压能力也越强。如果板片压制精度不够高，就会造成某些接触点承受压力过高而遭损坏的现象，这样只有靠增加板片厚度的方法来补救，而增加板片厚度必然会降低换热效率，也造成设备成本的加大。为了满足压制成型的“苛刻”条件，提高换热效率，要求钛板式换热器板片(钛板换料)厚度小于1 mm，对于板片的强度、延伸率、杯突、晶粒组织有着特别要求。为了加大板式换热器发展力度，使其更加广泛的应用于各个领域，全面实现板式换热器用钛板国产化，提高板换料质量，有必要研究各种轧制工艺对板换料组织与性能的影响，进一步提高板换料压制成型率。

轧制工艺对板式换热器用钛板组织与性能的影响

顾德才，邓贵顺，杭逸夫，王文鼎，葛伟，徐国俊

(南京宝泰特种材料有限公司，江苏南京211 125)

<<钛工业进展》2009第二期

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。

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℃.

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。

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。

2、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。

工作原理

虽然板式换热器有多种形式, 但其工作原理大致相同。板式换热器主要是通过外力将换热板片夹紧组装在一起, 介质通过换热板片上的通孔在板片表面进行流动, 在板片波纹的作用下形成激烈的湍流, 犹如用筷子搅动杯中的热水, 加大了换热的面积。冷热介质分别在换热板片的两侧流动,湍流形成的大量换热面与板片接触, 通过板片来进行充分的热传递,达到最终的换热效果。冷热介质的隔离主要通过密封垫的分割, 或者通过大量的焊缝来保证, 在换热板片不开裂穿孔的情况下, 冷热介质不会发生混淆。

工作原理

板式热交换器是由一组波纹金属板组成，板上有孔，供传热的两种液体通过。金属板片安装在一个侧面有固定板和活动压紧板的框架内，并用夹紧螺栓夹紧。板片上装有密封垫片，将流体通道密封，并引导流体交替地流至各自的通道内。流体的流量、物理性质，压力降和温度差决定了板片的数量和尺寸。波纹板不仅提高了湍流程度，并且形成许多支撑点，足以承受介质间的压力差。

金属板和活动压紧板悬挂在上导杆上并由下导杆定位，而杆端则固定在支撑柱上，但如果其中一种液体或两种液体在换热器内不止通过一次，则接口应开在固定板和活动压紧板上。

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淡化中应用钛制设备有：热交换器、冷凝器、供水

加热管、管道、其他接触海水设备等。

钛材的性能

在设计钛制换热器前，首先必须了解钛材的性能特点。工业纯钛和钛合金本身或者相互之间是可以焊接的，但不能与其他金属熔焊；钛的导热系数小，熔点高，熔融钛具有更大的流动性，因此，它的焊接接头的钝边间隙比其他金属小；钛的冲击韧性和断裂性较差，因而在设计时要保持结构的连接性和焊缝的平滑，尽量避免出现应力集中；钛的钻孔和攻丝是比较困难的，因此，在设计时应避免盲孔或过长的通孔，并尽可能避免在设备上攻丝；钛材对缺口的敏感性较高，在设计零部件时，其表面必须光滑，不允许表面存在划等缺陷，焊缝必须采用熔透的对接接头，表面应尽量平滑；钛的塑性变形范围狭小，而且有明显的加工硬化现象，所以钛制零部件的弯曲和翻边通常采用较大的弯曲半径（其弯曲半径不得小于倍板厚），胀管时采用较小的胀管率。管板设计在腐蚀性介质走管程的前提下，管板设计有衬钛管板和复合管板之分，其中衬钛管板由于衬钛板与板贴合不好，因此密封性能较差，采用比较少。钛复合板是钛材与其他金属材料在瞬间高温高压下使相界面的分子在晶格中互相渗透溶融而形成的整体，因此贴合率相当高，在工程设计中应用也较多。当用钛复合板制造管板时，管板上钛复层的厚度通常是，复层的最小厚