張卓哲　王浙冉

摘要：在化工、冶金、供熱、醫(yī)藥等行業(yè)上開(kāi)始使用板式換熱器有著提高換熱效率、控制維修成本增加經(jīng)濟(jì)收益等各方面優(yōu)勢(shì)。通過(guò)多年的設(shè)計(jì)、實(shí)際經(jīng)驗(yàn)為基石，本文主要討論是有關(guān)板式換熱器的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)及使用的優(yōu)缺點(diǎn)等有關(guān)問(wèn)題，最后還提出了針對(duì)性的優(yōu)化方案；另論述了板式換熱器的常規(guī)設(shè)計(jì)及優(yōu)化方案，還有計(jì)算流體力學(xué)設(shè)計(jì)的相應(yīng)討論，為的是獲得能夠有效提高其換熱效率的方法。

關(guān)鍵詞：板式換熱器；換熱效率；結(jié)構(gòu)；傳熱系數(shù)

本論文探討的技術(shù)內(nèi)容主要有：管板厚度計(jì)算、折流板選型計(jì)算、換熱管的分布、開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)的計(jì)算還有各種零件材料的選取等工程。在實(shí)際工程中，整個(gè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容不僅要嚴(yán)格滿(mǎn)足國(guó)家的相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求，同時(shí)還要滿(mǎn)足好客戶(hù)的設(shè)計(jì)需求，通過(guò)優(yōu)化設(shè)備結(jié)構(gòu)、維護(hù)設(shè)備運(yùn)行等來(lái)提高換熱效率，進(jìn)而為業(yè)主提高經(jīng)濟(jì)效益，才能在激烈的設(shè)計(jì)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中勝出。

一、板式換熱器的結(jié)構(gòu)分析

板式換熱器的換熱原件材料主要是純鈦和不銹鋼等，厚度在0.5mm～1.0mm的金屬壓片。板片壓制的時(shí)候?yàn)榱四苡懈玫目棺冃文芰ΑQ熱面積、流體湍流程度及剛度，一般會(huì)使用波紋型以及槽形模具來(lái)加工。為了達(dá)到相應(yīng)的換熱目的，還會(huì)將螺栓進(jìn)行壓緊和固定，從而使用孔形成的流體通道來(lái)對(duì)流體進(jìn)行運(yùn)輸。調(diào)節(jié)好板片之間的組合，讓板片內(nèi)部可以形成均勻網(wǎng)流，從而有效提高傳熱的效率。從部件的功能方面來(lái)看，板片主要分為固定部件、支撐部件、換熱部件、支撐部件、導(dǎo)流部件還有換熱部件，這五個(gè)部分當(dāng)中最為重要的是換熱部件，需要從流體力學(xué)及熱傳學(xué)的角度來(lái)對(duì)換熱部件的設(shè)計(jì)和選用進(jìn)行研究。板片的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)有許多種，國(guó)內(nèi)主要是以使用人字形波紋為主，主要分類(lèi)為橫向和縱向人字形波紋兩種，該種結(jié)構(gòu)是網(wǎng)狀流動(dòng)板型結(jié)構(gòu)，流體介質(zhì)在板片之間的通道流過(guò)時(shí)，因鋪滿(mǎn)的接觸點(diǎn)而產(chǎn)生螺旋狀流動(dòng)，從而讓介質(zhì)的流動(dòng)速度加快，同時(shí)還能減少低層流層的厚度，將對(duì)流換熱的效果得到大幅度提升。經(jīng)過(guò)一系列的試驗(yàn)之后發(fā)現(xiàn)，若將水作為介質(zhì)，當(dāng)雷諾數(shù)保持在20～200之間，同時(shí)速度達(dá)到0.2m/s～0.5m/s之間，就能有湍流狀態(tài)，從而將傳熱系數(shù)大幅度提高。

二、板式換熱器的特點(diǎn)

結(jié)構(gòu)緊湊：與其他種類(lèi)的換熱器進(jìn)行比較的話(huà)，板式換熱器由于其板片能夠緊密地排列在一起，這樣占地空間和面積就能大幅度減少，舉例來(lái)說(shuō)，在面積相同的情況下，板式換熱器的只有列管換熱器的1/5。容易清洗拆裝方便：由于板式換熱器是夾固板同板片相互夾緊組成的，所以其拆裝的難度很低，打開(kāi)清洗一次工時(shí)也很少.另板面十分光滑，有很高的湍流程度，所以很難有污垢殘留。使用壽命長(zhǎng)：板式換熱器使用的是耐腐蝕性很強(qiáng)的不銹鋼以及鈦合金板片，同時(shí)還能隨意更換膠墊，拆裝維修十分的方便。適應(yīng)性強(qiáng)：板式換熱器可以做到按照要求對(duì)流程進(jìn)行增減，有著多種多樣的形式。不串液，由于密封槽設(shè)置了相應(yīng)的泄液液道，不會(huì)出現(xiàn)介質(zhì)串通的現(xiàn)象，即使有泄漏的情況出現(xiàn)，泄漏的介質(zhì)也會(huì)向換熱器之外排出。

三、維修保養(yǎng)

1）要針對(duì)水質(zhì)、溫度以及介質(zhì)的相應(yīng)熱性等因素對(duì)換熱器進(jìn)行定期的拆解檢查，然后對(duì)污垢進(jìn)行清理的工作。清洗的時(shí)候不能用金屬刷子，為的是避免板片表面劃傷以及抗腐蝕性能降低，可以讓碳酸鈉溶液和棕刷子進(jìn)行搭配使用來(lái)清洗。可以使用短暫的反運(yùn)行的方式來(lái)對(duì)管道內(nèi)殘存的、沉積的泥沙以及沉淀雜物進(jìn)行清理，其效果也是很不錯(cuò)的。

2）損壞的板片應(yīng)及時(shí)進(jìn)行更換。如沒(méi)有備用板片，在操作允許的情況下可以拆下兩個(gè)相鄰板片（兩張板片不應(yīng)是換向板片而應(yīng)是帶四孔的板片），夾緊尺寸應(yīng)相應(yīng)減少。

3）對(duì)于老化了的密封墊要及時(shí)更換。若是有板片和密封墊脫落的情況，就需要用稀料將板片密封槽內(nèi)的粘接劑清除干凈之后再用適量的粘接劑進(jìn)行再次粘接工作。

4）在進(jìn)行組裝換熱器的時(shí)候始終保持好板片和密封墊的清潔和整齊程度，嚴(yán)格遵守相應(yīng)的組裝形式圖來(lái)展開(kāi)組裝工作，螺柱在做到壓緊的同時(shí)還不能過(guò)緊。

5）冬季等寒冷環(huán)境之下要先將板式換熱器停止工作，排掉介質(zhì)之后才能進(jìn)行更換。

四、設(shè)備清洗

1）當(dāng)熱效率不足、壓降開(kāi)始明顯改變的時(shí)候要對(duì)板式換熱器進(jìn)行清洗工作。

2）可以對(duì)板片進(jìn)行逐張清洗，若是結(jié)垢現(xiàn)象嚴(yán)重的話(huà)就要將板片拆解下來(lái)然后水平放置來(lái)進(jìn)行刷洗工作。

3）可以使用化學(xué)清洗劑在設(shè)備的內(nèi)部進(jìn)行內(nèi)循環(huán)清洗，還可以使用軟刷來(lái)進(jìn)行機(jī)械清洗，但是不能用鋼刷，為的是不將板片劃傷。

4）當(dāng)沖洗的工作結(jié)束之后還需要用干凈的布將板片擦拭干，同時(shí)不能有各種異物灰塵等各種雜質(zhì)殘留在板片和膠墊之間。

5）清洗的時(shí)候要保證膠墊和脫膠膠墊粘貼穩(wěn)定，讓其做到貼合均勻，并把多于的粘合劑擦去。

五、故障處理

1）運(yùn)行的時(shí)候設(shè)備通常會(huì)出現(xiàn)滲漏、串液和泄漏的故障。

2）夾緊的尺寸不足，沒(méi)有將墊片粘接好，有異物殘存在墊片之上都會(huì)導(dǎo)致滲漏的故障，可以通過(guò)夾緊螺柱或者拆裝設(shè)備來(lái)進(jìn)行解決。

3）如果在設(shè)備工作時(shí)才出現(xiàn)部分滲漏的現(xiàn)象，就應(yīng)該把壓力降到零，把螺柱擰緊，每次擰緊2到3mm，若是還不能解決則就應(yīng)該將膠墊進(jìn)行更換。根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)及運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，板式換熱器的膠墊耐壓耐溫一般不超過(guò)0.4Mpa飽和蒸汽（溫度152℃），超過(guò)壓力和溫度后，就很容易出現(xiàn)膠墊腐蝕滲漏現(xiàn)象。

4）經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的工作之后膠墊會(huì)出現(xiàn)老化的現(xiàn)象，這樣的情況即使加緊尺寸也無(wú)法解決，只能對(duì)其進(jìn)行更換操作。

5）當(dāng)板片出現(xiàn)裂紋或者穿孔的時(shí)候就會(huì)有串液的現(xiàn)象，這時(shí)候就要拆解設(shè)備進(jìn)行板片的檢查，損壞嚴(yán)重的要對(duì)板片進(jìn)行更換。

六、結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)如今這個(gè)時(shí)代，換熱器的設(shè)計(jì)隨著計(jì)算軟件和相關(guān)的技術(shù)優(yōu)化也在不斷的發(fā)展當(dāng)中，但是由于各方面的影響因素使得換熱器的設(shè)計(jì)還不能夠滿(mǎn)足用戶(hù)的需求。所以相關(guān)的從業(yè)人員就應(yīng)該對(duì)其加工工藝進(jìn)行更加深入的研究和探討，掌握好CFD技術(shù)來(lái)對(duì)設(shè)計(jì)的層次進(jìn)行提高，對(duì)設(shè)備結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)運(yùn)行方式等方面進(jìn)行優(yōu)化。

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