第四节 板式换热器

第四节板式换热器

一、用途：用于物料的高温短时杀菌或超高温瞬时杀菌，也可用于物料的冷却。

二、工作原理：

由于板式换热器的主体部分，是由许多具有花纹的换热板依次重叠在框架上压紧而成，板与板之间具有一定间隙，构成流体的通道，当参与热交换的两种物料在两板间流动时，就通过换热板进行换热。由于板的面积大，流动的液层又薄，所以热交换效果很好。

三、结构：

1、板式换热系统的组成：板式换热器、温度调节系统、回流阀、奶泵、热水泵、回流槽、温度保持器、记录仪。

2、板式换热器的结构：传热板悬挂

于导杆上，前端有固定板，后边有压紧

板和压紧螺杆，旋转压紧螺杆，可使压

紧板与各传热板叠合在一起，板与板之

间用板框橡胶垫圈保证密封，并使两板

间有一定间隙，调节垫圈厚度可改变两

板的间隙，改变流体通道大小。在每块

板的四个角上各开有一孔，借角孔垫圈和周边圈，可使四个孔中的两个与板面一侧相通，另两个与另一侧相通，使冷热流体通过板的两侧，通过板面进行热交换。

3、传热板的结构：

（1）分类：传热板是板式换热器的主要部件，其种类、形状、尺寸较多。（常用的为平直波纹板）

①基本分类

A、沟道板：有螺旋形或曲折的道沟，是最老的方法，目前已被新结构所淘汰。

B、单流板：流体进入传热片后按单一方向流动，不像沟道片那样在同一板内要反复1800。这种传热板由于冲压的花纹不同，使流体造成不同形状的湍流，大致可以分为两种：一为波纹板(条流)，二为

网流板(网流)。

C、有衬垫的平板(筛片及平片组合)。

②、其它方法分类

在同一台设备内，按各种传热片用途分：

A、串联片；

B、分界片；

C、端面片等。

按密封垫圈所在位置分成：

A、双面的；

B、单面的；

C、平片等。

按密封垫圈相对位置分成：

A、左面的；

B、右面的。

按进口和出口的相对位置及液流在金属片内流动的总方向分成：

A、直流的；

B、对角线流动的。

的不锈钢板冲压而成，其横向为条状，纵向

为波纹状（梯形波纹），使液体的流向、速度

多次变化。为防止板在使用时变形，在板的

表面冲有间隔的凸缘，形成多支点支承。板

的长宽比直接关系到流体在进口处的扩张，

在出口处的收缩情况及通过传热面时的均匀

性，一般为（3～４）：１，常用的长为1000～1200mm，宽为300～400mm。

（3）板的密封：根据其用途不同，可将密封垫圈分为周边垫圈与角孔垫圈。

①周边垫圈：根据流体流过金属板表面的方式不同，可分为：

单侧直流，对角斜流（区别？）

②角孔垫圈（如右图）

分体式、整体式Array（4）板的安装要求：

由于板间距很小（一般为4～10毫米），

若安装时不注意，在垂直方向产生了相对位

移，就可能造成两片接触，或使缝隙变得很

窄，使流体无法通过，或通过时阻力很大。

如图所示当α=600，片间距为3毫米，而倾

斜部分距离为1.5毫米。若垂直方向移动l毫米时，将使一端缝隙减

小为0.65毫米，而另一端则增大到2.37毫米，因而引起流速变化，

增加流动阻力。因此要求在安装时，平片在导杆上垂直位置(各片上

下位置)，其误差＜± 0.2～0.25毫米。对薄片加工时也有一定要求，

如金属片基面的不平直度沿任意方向测量不得大于0.5％，对0.21

米2薄片在35个波纹节距中任何两个横向凹凸间的距离极限偏差不

得大于±0.03毫米，横向波纹与纵向凹槽的垂直度偏差在28毫米以

上，误差不大于±0.1毫米。

四、特点：

1、有较高的传热效率。

2、结构紧凑，占地面积小，单位体积可容纳较多的传热面。

3、有较大的适应性，可根据工艺条件，生产能力调整。

4、适宜于处理热敏性物料（薄层、快速）。

5、便于清洗（易折卸）。

6、热利用率高、热回收率高达75～85%。

7、能自动调节，操作安全。

8、垫圈易老化。

五、高温短时巴氏杀菌流程及操作：（以牛乳为例）

1、原料奶(设温度为50C)，由贮奶缸流入平衡槽3，通过浮球阀控制，保持槽内液位一定。

2、由奶泵6将牛奶送到热回收段17，使50C的牛奶与杀菌后的奶进行热交换而被预热到600C左右，杀菌后的奶被冷却。经过热交换而得到预热的牛奶，通过过滤器18，进入加热杀菌段19，由蒸汽或热水加热到杀菌温度(如850C)。

3、杀菌后的牛奶通过温度保持槽28。保持约15～16秒，然后流到分流阀23，其作用为控制杀菌牛奶是否到达杀菌温度850C。如到850C，则分流阀会自动将杀菌后牛奶送至热回收段，如末到850C，则分流阀也会自动将奶送回平衡槽。

4、杀菌后奶经热回收段后，温度降低到20～250C左右，再进入冷水冷却段15和盐水(冰水)冷却段11，温度降低到100C左右，作为消毒牛奶流出，和送往装罐段8。如果是生产乳粉或炼乳，杀菌后，不经过冷却直接送浓缩处理。

在冷却段分别设有冷水、冰水的循环系统，并能进行冷却后牛奶温度、冷水及冰水温度的测量和控制等。

该种装置的流程，还可以取消冷水冷却段，改用冷牛乳(50C)，能提高热回收率，减少生产上冷水耗用量。

在这种装置热回收段后，可设置另一个奶泵，当牛奶由平衡槽出来通过奶泵6，将牛奶送到热回收段至新设置的奶泵止，这时开动此泵，停止奶泵6输送。其目的是可以造成流入热回收段的冷牛奶为负压，而杀菌后的奶处于加压状态，万一发生泄漏时，只能是杀菌后的牛奶混入到原料乳中，而不致于未经杀菌的冷牛奶混入到杀菌后的牛奶中去。

六、工艺计算：