【文章內(nèi)容簡介】 面積，兩者相加。 ? 單板公稱換熱面積 ——經(jīng)圓整后的單板計算換熱面積，一般圓整至小數(shù)點后二位。如單板計算換熱面積為 ，圓整后的公稱換熱面積為 。 ? 板間距 b——板式換熱器相鄰兩板片間的平均距離，如圖 19 所示。 ? 當量直徑 de——四倍的板間通道截面積與其濕潤周邊之比。按下式計算： de = 式中 As—通道截面積， m2； S—參與傳熱的濕潤周邊長， m。 在一般情況下，常用下式計算當量直徑 De。 de = ≈ =2b 式中 b—板間距， m； a—板間的通道寬度， m。 對于某些特殊結(jié)構(gòu)的板式換熱器，板片兩側(cè)的通道截面積并不相等（稱為非對稱型結(jié)構(gòu)），這時兩側(cè)的當量直徑應(yīng)分別計算。 ? 換熱器換熱面積 ——經(jīng)圓整后的整臺板式換熱器中有效換熱板片數(shù)（板片總數(shù)減少 2）與單板計算換熱面積之積，按下式計算： A= a(Np2) 式中 A—換熱面積， m2； Np—板片總數(shù)。 ? 工作壓力 ——板式換熱器在正常工作情況下，任何一側(cè)可能出現(xiàn)的最高壓力。 ? 設(shè)計壓力 ——在相應(yīng)的設(shè)計溫度下，用以保證板式換熱器正常工作的壓力，該壓力值不得低于工作壓力。 ? 液壓試驗壓力 ——液壓試驗中的試驗壓力，其值為設(shè)計壓力的 倍。 ? 設(shè)計溫度 ——板式換熱器在正常工作情況和相應(yīng)的設(shè)計壓力下，設(shè)定的元件溫度，其值不得低于元件表面在工作狀態(tài)下可能達到的最高溫度；對于 0℃ 以下工作的板式換熱器，其設(shè)計溫度不得高于元件表面可能達到的最低溫度。在任何情況下，元件表面 的溫度不得超過元件材料的允許使用溫度。圖樣和銘牌上標注的設(shè)計溫度為墊片的設(shè)計溫度。 ? 板片厚度 ——在圖樣上標注的板材標準規(guī)格厚度。 ⑴ 流道 ——板式換熱器內(nèi)相鄰板片組成的介質(zhì)流動通道，常用 N 表示熱流體側(cè)的流道數(shù)；用 n 表示冷流體側(cè)的流道數(shù)。 ⑵ 流程 ——板式換熱器內(nèi)介質(zhì)向一個方向流動的一組流道。常用 M、 m 分別表示熱流體側(cè)、冷流體側(cè)的流程數(shù)。 ⑶ 流程組合 ——板式換熱器內(nèi)流程與流道的配置方式，表示為： 式中 M1， M2， … ， Mi——指從固定壓緊板開始，熱流體側(cè)流道數(shù)相同的流程數(shù)； N1， N2， … ， Ni——指 M1， M2,… ， Mi 流程中對應(yīng)的流道數(shù)； m1， m2， … , mi ——指從固定壓緊板開始，冷流體側(cè)流道數(shù)相同的流程數(shù)； n1, n2, … , ni ——指 m1， m2， … , mi 流程中對應(yīng)的流道數(shù)。 板式換熱器有各種各樣的流程組合。按程數(shù)分類，有多程和單程兩種。按流體總的流動方向分類，有順流和逆流兩種。應(yīng)根據(jù)換熱和流體壓力降計算，在滿足工藝要求的前提下確定流程組合。圖 110 表示 ―Z‖形和 ―U‖形組合，均屬單流程，兩種流體可以純逆流或純順流進行換熱，一般采用純逆流方式。兩種方式的板間流速分布 見圖 111，從圖 111 可見，板式換熱器各板間流速是不相等的，但在設(shè)計時，仍以平均流速進行計算。由于 ―U‖形流程組合的接管都在固定壓緊板上，拆裝方便，頗受用戶歡迎。圖 112 表示混合的流程組合形式。該圖中表示熱流體側(cè) 4 流道 2 流程，冷流體側(cè) 2 流道 4 流程。 ⑷ 角孔 —與接管相連接板片的開口。角孔大小一般按流體流速 m/s 設(shè)計。但對于冷凝器的板片，若采用普通板片，其開口太小，將會使氣側(cè)壓力降增大，故專門用于冷凝的板片的角孔特別大。 可拆式板式換熱器型號表示方法 ———— 框架結(jié)構(gòu) 形式代號 墊片材料代號 換熱器換熱面積， m2 設(shè)計壓力， MPa 單板公稱換熱面積， m2 板片波紋形式代號 板式換熱器代號（ B、 BL 或 BZ） 注： ① 框架結(jié)構(gòu)形式為 1 時，框架結(jié)構(gòu)形式代號可省略。 ② B—板式冷換熱器代號； BL—板式冷凝器代號； BZ—板式蒸發(fā)器代號。 示例 1： 波紋形式為人字形，單板公稱換熱面積為 m2，設(shè)計壓力為 ,換熱面積為 15 m2，用丁腈墊片密封的雙支撐框架結(jié)構(gòu)的板式換熱器，其型號表示為： 或 示例 2： 波紋形式為水平平直波紋，單板公稱換熱面積為 m2, 設(shè)計壓力為 , 換熱面積為 100 m2,用三元乙丙墊片密封的帶中間隔板雙支撐框架結(jié)構(gòu)的板式換熱器，其型號表示為： ? 框架結(jié)構(gòu)形式見表 111 表 111 框架結(jié)構(gòu)形式 ? 墊片材料代號（見表 112） 表 112 墊板材料代號 ? 板片波紋形式代號（見表 113） 表 113 板片波紋形式代號 ? 洛陽九和換熱設(shè)備有限公司生產(chǎn)的板式換熱器型號表示方法。 ① 按照 GB16409—1996 板式換 熱器的規(guī)定表示京海制造的板式換熱器的型號。 ② 最近幾年來，洛陽九和開發(fā)了許多新型的可拆式板式換熱器，釬焊式、全焊式和板殼式換熱器，在表示新產(chǎn)品型號時，作了如下規(guī)定： FBR —非對稱流道； KNBR—寬 窄流道； KBBR—寬 寬流道； BRH —淺密波紋板片； QH — 釬焊板式換熱器； WH — 全焊板式換熱器 。 板片 ? 板片材料 板片所用材料必須考慮換熱器的使用條件（如：設(shè)計溫度、設(shè)計壓力、介質(zhì)特性和操作特點等）和材料的焊接性能，加工性能及經(jīng)濟合理性。一般使用 316（ 0Cr17Ni12Mo2）或 316L（ 00Cr17Ni14Mo2)。當介質(zhì)中氯離子含量超過 表 114 不銹鋼在含氯介質(zhì)中的適用范圍 *資料來源于阿法拉法 31 316L 的承受能力后，可使用價格比鈦便宜的含鉬量大于 6~%的 254SMo。當然也可使用鈦，見表114。當板式換熱器用于酸、堿及氫氧化物、醇等介質(zhì)中時，必須正確選擇板片的材料，即選擇的材料腐蝕率＜ ；腐蝕率為 ~；腐蝕率為 ~；但不選擇腐蝕率＞ 。 ? 板片厚度 δ ① GB164091996 規(guī)定板片厚度應(yīng)不小于 ，即 δ≥，釬焊板片厚度 δ≥。國外板片厚度 δ = 。 ② 板片厚度 δ與承壓能力的大小有關(guān) ，與板式換熱器的制造成本有關(guān) ， δ越大，制造成本越高。但與腐蝕性能無關(guān)，從承壓能力看，人字形波紋板片的兩相鄰板片互相倒置組合后，波紋相互接觸，在約 1～ 面積內(nèi)（視波紋節(jié)距而定）就有一個支點，且分布均勻，所以有很好的承受壓力差的能力。隨著板片網(wǎng)狀導流等特殊結(jié)構(gòu)的采用，隨著板片角孔和二道密封承壓薄弱區(qū)域結(jié)構(gòu)形式的改變，板片的承壓能力不斷提高， 故國外板片的厚度降低到 。 ③ 板片厚度 δ與板式換熱器傳熱系數(shù)的關(guān)系。 由于板片厚度 δ 與板片的熱阻有關(guān)， δ 越大，熱阻越大，傳熱系數(shù)也隨之降低。從有關(guān)分析可知，對于對稱型板式換熱器，當 δ 降低 ，傳熱系數(shù)約增加 600w/(m2K)。對于非對稱型板式換熱器，當 δ 降低，傳熱系數(shù)約增加 500w/(m2K)。 ? 硬板（ H 板）、軟板（ L 板）和熱混合板 H 板的人字角 θ＞ 90176。，一般為 120~130176。，人字角 θ大 ,換熱效率高，流體阻力大。 L 板的人字角 θ＜ 90176。，人字角 θ小，換熱效率 ,流體阻力都 低一些。 熱混合板有 HH、 HL 和 LL 三種類型。 ? 熱混合板片的優(yōu)化設(shè)計 圖 126 表示 NTU 和傳熱板片的關(guān)系，左側(cè)是 L 板片數(shù)較多時的組合，此時壓力降不高，傳熱系數(shù)低，當換熱量一定時，則必須增加板片數(shù)量。相反，當 H 板多時，壓力降大，由于換熱量大，故板片數(shù)可減少。但必須將壓力降控制在允許值內(nèi)。為了降低壓力降，則必須增加板片數(shù)。當允許增加壓力降時，則可以減少板片數(shù)。若與只采用 L 板或只采用 H 板的設(shè)計方法相比，熱混合板能減少傳熱面積，節(jié)約板片數(shù)可達20~25%，例如某一具體工況（冷卻水的壓降有 5 8 110kPa 三種）按單一的板片和熱混合板片的設(shè)計進行比較，采用 LL 板的板片數(shù)為 271 片，采用 HH 板的板片為 192 片，采用熱混合板的板片為 113 片。 按下式進行混合板的優(yōu)化設(shè)計： nM = nH = 或 nL = ε= 式中 G — 流量，㎏ /s； n — 流道數(shù)； m — 流道內(nèi)的流量，㎏ /s； R — 一次側(cè)和二次側(cè)流體的熱容量比。 ε — 溫度效率 R = NTU = 下標 L—L 流道、下標 M—M 流道、下標 H—H 流道 墊片： 密封墊片是板式換熱器的一個關(guān)鍵的部件。板式換熱器的工作溫度實質(zhì)上就 是墊片能承受的溫度，板式換熱器的工作壓力也受墊片制約。據(jù)分析，密封周邊的長度 (m)是換熱面積 (m2)的 6~8 倍， (例如：某一單板換熱器的面積為 的板片，密封墊片展開長度約為 4m)。板片很薄、剛性差，只能采用彈性材料制造密封墊片，而它們能承受的溫度都不高。 在墊片角孔一道密封與二道密封之間設(shè)有 10~20mm 長、深 S3/2 通向大氣的泄漏信號槽 (S3—墊片名義厚度mm，見圖 127)。 墊片應(yīng)有得證密封的壓縮量，壓縮量應(yīng)保證槽不變形。 框架 框架由緊固板群的壓緊板，活動壓緊板，緊固螺栓、導桿、支柱和基 礎(chǔ)等組合而成。固定板、可動板、緊固螺栓、螺母等為承壓部分，當在壓緊板（有時包括活動壓緊板）上設(shè)置了便于流體出入的接管時，承壓更大，對材料提出了更高的要求。 ? 壓緊板要有足夠的剛性。 ? 單板公稱換熱面積 以上的板式換熱器，在活動壓緊板和中間隔板上宜設(shè)有滾動機構(gòu)。 換熱器的性能評價 —溫度效率 ε ? 板式換熱器的流動方式（見圖 128） 按流動方式分類，可分為 順流、逆流和錯流三種方式 。順流型表示高溫流體和低溫流體朝一個方向平行流動，當二流體流動方向相反時則為逆流。錯流型是二流體在交叉流動過程中進 行換熱，圖 129 表示了錯流的三種形式： ① 表示流體二方混合； ② 表示流體的一方混合； ③ 表示二方都不混合。 ? 溫度效率 ε—板式換熱器的性能評價指標 ε = ε 指的是高溫側(cè)流體從 th1 降低至 th2 的狀態(tài)與從 th1 降低至 tc1 的理想狀態(tài)的比。若已知溫度效率 ε,則能根據(jù)下式求出高溫側(cè)流體的出口溫度 th2。 th2 = th1ε(th1tc1） 同時計算出換熱量 q q = Ch(th1th2) = Chε(th1tc1) 式中 Ch —高溫側(cè)流體的熱容量， W/K； th th2 —高溫側(cè)流體入口、出口溫度， ℃ ； tc1 —低溫側(cè)流體入口溫度， ℃ ； 若已知二流體的熱容量（ Cc 和 Ch），傳熱系數(shù) K（ W/（ m2K）），傳熱面積 A（ m2） ,則能求出不同流動方式下的溫度效率 ε。 ① 順流的溫度效率 ε ε = ② 逆流的溫度效率 ε ε = ③ 錯流的溫度效率 ε（兩流體混合時） ε = 式中 R — 熱容量比， Ch/Cc； NTU — 傳熱單元數(shù)， KA/ Ch； Cc — 低溫側(cè)熱容量， W/K。 ? 溫度效率 ε—不同流動方式換熱器的性能比較指標 ε 表示實際換熱量與理想換熱器 最大換熱量之比。圖 130 表示不同流動方式的有效度 ε。圖中表示的是熱容量比 R=1 時的 ε的比較，從該圖可知，錯流的性能居于逆流和順流之間，兩種流體不混合時的性能接近逆流，之后的順序是一種流體混合，兩種流體都混合的性能則接近順流。 板式換熱器的 NTU ? NTUP—表示板式換熱器性能的傳熱單元數(shù)，定義式如下： NTUP = 式中 K—傳熱系數(shù)， W/(m2K)； A—單板的傳熱面積， m2； G—流量， kg/s； CP—比熱， J/(kgK)； 從該式可知， NTUP 與傳熱系數(shù) K 有關(guān) ，與通過板間的流量有 關(guān) ，與通過板間的介質(zhì)的種類有關(guān) 。 ① 九和換熱不同板型的 NTU（見表 115）。 表 115 不同板型的 NTUP（板片長 /寬 =3） 從該表可知： a、高 NTU 值板式換熱器 板片波紋結(jié)構(gòu)淺而密，一般波深在 ~ 之間，板片較薄，厚度多為 ， NTU 值最高可達 8，一般在 5 左右，主要適用于制冷空調(diào)、化工等場合傳熱介質(zhì)溫降較大，對數(shù)溫差（末端溫差）較小，最小可達 ～ 1℃ 時的換熱。 b、中 NTU 值板式換熱器 板片的波紋深度在 3~4mm 之間， NTU 值多為 2~3，國內(nèi)目前應(yīng)用的最多的產(chǎn)品均為此類 型，適合一般工況的換熱。 c、低 NTU 值板式換熱器 板片的波紋深度在 5mm 以上， NTU 值一般小于 1，主要適用于粘性、纖維性或壓力降要求特別小的場合，如汽 —液、油 —水、油 —油、食品、飲料等行業(yè)中兩種介質(zhì)的熱量交換。 ② 不同波紋形狀、不同板間流速時的 NTUP（見圖 13圖 132）。 從圖 131 可知，當板型確定后，板間流速小，壓力降 ΔP 變小，則 NTU 也隨之變小。 從圖 132 可知，當波紋形狀不同時，大傾角板片（ H 板）和小傾角板片（ L 板）的 ΔPNTU 特性