【文章內(nèi)容簡介】 且板片的波紋能使流體在較小的流速下產(chǎn)生湍流，湍流效果明顯（雷諾數(shù)約為150時即為湍流），故能獲得較高的傳熱系數(shù)。⑵ 對數(shù)平均溫差大板式換熱器兩種流體可實現(xiàn)純逆流，一般為順流或逆流方式。但在管殼式換熱器中，兩種流體分別在殼程和管程內(nèi)流動?？傮w上是錯流的流動方式。降低了對數(shù)平均溫差。板式換熱器能實現(xiàn)溫度交叉，末端溫差能達到1℃；管殼式換熱器不能實現(xiàn)溫度交叉（即二次側(cè)出口溫度不能高于一次側(cè)的出口溫度）末端溫差只能達到5℃ 。⑶ NTU大NTU表示相對于流體熱容流量，換熱器傳熱能力的大小。例如對于已定的傳熱系數(shù)K和熱容量 GCp值，NTU的大小就意味著換熱器尺寸的大小，即傳熱面積的大小。~（）。（BRS）~（）。如在進行一次水14~9℃，二次水13~7℃，一次水流量60m3/h,二次水流量50m3/h換熱時，NTU=(149)/=。若采用對稱型（BRS）≈2流程，A=95m2；而采用管殼式換熱器，≈14流程，A=320m2。.⑷ 耐溫承壓能力強設(shè)計工作壓力可達8MPa，設(shè)計工作溫度達1000℃。⑸ 大型化 單板面積達18m2，單臺達10000m2。⑹ 小型化 單板面積比A4還小。⑺ 占地面積小從⑶分析可知，由于板式換熱器NTU 大，故在換熱量相同時，所需的換熱器的尺寸也小。除此之外，板式換熱器的結(jié)構(gòu)緊湊，單位體積內(nèi)的換熱面積為管殼式換熱器的2~5倍，也不需管殼式換熱器要預(yù)留抽出管束的檢修場地，故板式換熱器的占地面積是管殼式換熱器的1/5~1/10。（見圖16）⑻ 重量輕板式換熱器的板片厚度僅為 ~,~。管殼式換熱器的殼體比板式換熱器的框架重量重得多；故在換熱量相同時，板式換熱器所需的換熱面積比管殼式換熱器小，其重量約為管殼式的1/5。 ⑼ 污垢系數(shù)低（見表16）從表17可知，板式換熱器的 表16 污垢系數(shù) 單位：（m2℃/W）垢系數(shù)約為管殼式換熱器的1/10。其原因是板間流體的劇烈湍動，雜質(zhì)不易沉積；板間流道死區(qū)少；不銹鋼換熱面光滑，附著物少；清洗容易等。⑽ 能實現(xiàn)多種介質(zhì)換熱若要進行兩種以上介質(zhì)換熱時，則可在板式換熱器中設(shè)置中間隔板。圖17表示中間隔板的結(jié)構(gòu)，視換熱介質(zhì)的數(shù)目，中間隔板可設(shè)置一個，也可設(shè)置多個。管殼式換熱器無法實現(xiàn)多種介質(zhì)換熱。⑾ 清洗方便把板式換熱 器的壓緊螺柱卸掉后，即可松開板束，卸下板片，進行機械清洗。⑿ 通過改變換熱面積或多流程組合適應(yīng)新?lián)Q熱工況的要求。⒀ 工作壓力達8MPa可拆式板式換熱器是靠墊片密封的，密封周邊長，而且角孔的兩道密封處的支撐情況較差，墊片得不到足夠的壓緊力。釬焊式、全焊板式換熱器改變了可拆式板式換熱器的密封形式，板殼式換熱器改變了兩種流體的進（出）口形式，提高了板式換熱器的工作壓力。目前釬焊式、~4MPa，板殼式可達8MPa。在可拆式換熱器中，通過在常規(guī)波紋板片上加筋形成波紋管狀通道，除能 強化傳熱之外，還增加了板式換熱器的承壓能力。⒁ 工作溫度達1000℃可拆式板式換熱器的工作溫度決定于密封墊片能承受的溫度，用橡膠類彈性墊片時，最高工作溫度低于200℃。釬焊式、全焊式和板殼式密封不采用墊片形式，其工作溫度與工藝有關(guān)，目前為200~1000℃。⒂ 當量直徑大寬—寬通道，寬—窄通道等大通道板式換熱器的當量直徑de達28mm，（蘇州太平洋換熱生產(chǎn)的KBB，KNB型板式換熱器屬這種型式），有一側(cè)或兩側(cè)可適用于含纖維、顆?；蚋哒扯冉橘|(zhì)的換熱。⒃ 適用流體的范圍更廣泛可拆式板式換熱器受密封材料的限制，不適合某些流體。釬焊式、全焊式和板殼式不使用密封墊片，故可在高真空條件下使用，適用流體的范圍也擴大了。在許多應(yīng)用領(lǐng)域，板式換熱器逐漸取代了管殼式換熱器。⑴ 在許多工藝過程中，兩種流體的末端溫差僅為1℃或更小，如區(qū)域供冷系統(tǒng)，冰蓄冷的乙二醇換熱系統(tǒng)，海水冷卻系統(tǒng)和污水利用熱泵系統(tǒng)等。以往采用的管殼式換熱器體積大，重量大，占地面積大，經(jīng)濟效益差。最近蘇州太平洋換熱生產(chǎn)的BRH型板式換熱器的板片是波紋淺（波深約為2~)的淺密波紋板，傳熱系數(shù)約為7000w/(m2K)，硬板的 NTU可達5~8。在上述幾種工藝過程中，采用高NTU板式換熱器不僅可以取代管殼式換熱器，而且由于這種板式換熱器的NTU高，故所需換熱面積小，占地少，經(jīng)濟效益亦非常明顯。⑵ 熱泵機組的蒸發(fā)器和冷凝器。熱泵機組是廣泛應(yīng)用于空調(diào)系統(tǒng)和熱回收系統(tǒng)的關(guān)鍵裝置，這些應(yīng)用場所對熱泵提出了如下要求：重量輕，體積?。ńM裝化），耐壓性能好、耐低溫性能好和具有高的密封性能等。以往采用的管殼式換熱器很難滿足上述要求。蘇州太平洋換熱生產(chǎn)的QH釬焊式板式換熱器不僅可節(jié)省熱泵的空間，還能降低制冷劑的成本和制冷劑的滲漏，故在熱泵機組中大量地采用 它作為蒸發(fā)器和冷凝器。除此之外還采用它們作為省能器和油冷卻器。在吸收式制冷機中也用它作為溶液的換熱器。⑶ 在造紙、食品、酒精等蒸發(fā)濃縮工藝過程中，由于工藝的一側(cè)含有纖維、顆粒、或高粘度的介質(zhì)，故要求大通道的流通斷面。過去只能采用管殼式換熱器，但堵塞之后頻繁清洗和很難清洗的缺點，促使相關(guān)行業(yè)開發(fā)新型的換熱器。蘇州太平洋換熱生產(chǎn)的全焊式板式換熱器和可拆式KNB型、KBB型板式換熱器的板間當量直徑約為28mm,適合于含纖維、顆粒的流體。目前已廣泛應(yīng)用于上述工藝過程中，其中黑液濃縮裝置已成為定型化產(chǎn)品。⑷ 煉油工業(yè)的催化重整裝置，燃氣熱電冷三聯(lián)供的熱回收裝置中采用的板殼式換熱器、全焊板式空氣預(yù)熱器和全焊板式省能器等，已基本上取代了管殼式換熱器。⑸ 在硫酸工業(yè)、制堿工業(yè)、煉油工業(yè)的冷卻過程中，板式冷卻器已取代了管殼式換熱器第三節(jié) 板式換熱器用材料材料是產(chǎn)品之本。要生產(chǎn)高性能、高質(zhì)量的產(chǎn)品,必須選好材、管好材、用好材，并使所選用材料的品種、規(guī)格，滿足用戶、設(shè)計圖樣和相關(guān)材料標準的要求。板式換熱器材料質(zhì)量控制的關(guān)鍵在于確保板片、密封墊片、壓緊板、中間隔板、夾緊螺柱、管法蘭和接管等主要零件及其焊接材料的真實性和可追溯性，從而才能保證產(chǎn)品的質(zhì)量、使用壽命和安全可靠性。此外,選材、用材應(yīng)該經(jīng)濟合理。板式換熱器主要零部件用的材料應(yīng)不低于國家標準GB 16409《板式換熱器》或行業(yè)標準JB8701《制冷用板式換熱器》的規(guī)定（見表121）。材料的質(zhì)量控制應(yīng)貫穿于采購、驗收、標志、保管、發(fā)放和生產(chǎn)加工等各階段。本章主要介紹板片、密封墊片等零件用材料的質(zhì)量要求和適用范圍。板片和密封墊片的耐腐蝕性能除本章已給出的資料外，尚可參考《板式換熱器工程設(shè)計手冊》。板片的材質(zhì)對板式換熱器的性能、壽命、適用工況和板片成形質(zhì)量等均有重要的影響。材料的質(zhì)量控制主要包括兩個方面：（1）材料的化學(xué)成分、力學(xué)性能及其它技術(shù)要求應(yīng)符合相應(yīng)標準的規(guī)定；（2）針對材料的特性和適用范圍，正確、合理選用,即必需考慮換熱介質(zhì)的性質(zhì)、操作條件（包括氯化物含量、PH值大小、操作溫度、操作壓力、間隙操作還是連續(xù)操作等），以及材料的成型加工性能、耐腐蝕性能等。板片常用的材料主要有奧氏體不銹鋼、鈦及鈦合金、鎳及鎳合金和銅等四類冷軋薄板。一、國內(nèi)外板片常用的材料常用材料材料牌號及相應(yīng)標準對照（見表122）；材料的化學(xué)成分（見表123~表126）；材料的力學(xué)性能（見表127）；當從材料成品上取樣進行化學(xué)成分分析時，允許與熔煉分析結(jié)果有一定的偏差，見表12表125和表128；板材的實際厚度與名義厚度允許有一定的偏差，見表129。表121 板式換熱器主要零部件用的材料表122 國內(nèi)外板片常用材料的牌號及其標準對照注： 1. UNS—美國金屬材料統(tǒng)一編號系統(tǒng)(Unified Numbering System)；ASTM – AISI –ASME(分別為美國材料與試驗協(xié)會、美國鋼鐵學(xué)會、美國機械工程師協(xié)會) 三種牌號的表示方法和標準實際上是一致的,材料的名稱（型號）是AISI確定的；SUS是日本工業(yè)標準委員會的牌號；2. 鋼鐵公司的注冊商標；3. AISI—the American Iron and Steel Istitute 。合理選材，避免腐蝕經(jīng)濟、合理地選用板材，使其不僅具有良好的冷沖壓性能，而且在相應(yīng)的介質(zhì)中，具有較高的耐蝕性,這一點尤為重要。一般情況下，要求板片的年腐蝕率≤(管殼式換熱器≤)。表123 奧氏體不銹鋼的化學(xué)成分(熔煉分析,%)注：（Pitting Resistance Equivalent）不是標準中規(guī)定的項目，而是根據(jù)Cr、Mo、N的平均含量計算得出的耐蝕性評價指標。表124 鈦及鈦合金的化學(xué)成分(%)[3]。表125 鎳及鎳合金的化學(xué)成分（%）注括號外的數(shù)值為熔煉分析值，括號內(nèi)的數(shù)值為成品分析時的允許偏差。表126 銅的化學(xué)成分(%)表127 板片材料的力學(xué)性能及其它要求續(xù)表127注:應(yīng)保證，但模據(jù)相應(yīng)的標準須在合同中指明。僅供參考，不作為驗收依據(jù)須在合同中指明，否則按硬態(tài)（Y）供應(yīng)，適用厚度≥。HB、HRB、HV只需符合其中之一。表128 奧氏體不銹鋼的化學(xué)成成品分析的允許偏差（%)注:JIS G 0321:2002鋼材の制品分析法びその許容變動值。ASTM A48099 Standard Specification For General Requirements for FlatRolled Stainless and HeatResisting Steel Plate,Sheet,and Strip。GB 22284 鋼的化學(xué)分析用試樣取樣法及成品化學(xué)成分允許偏差。表129 板片材料的尺寸及允許偏差 單位:mm 續(xù)表129 注:板的標準尺寸(寬高):91418210002000、1219243121930415003000、15243048mm。GB 70888 。冷扎鋼板和鋼帶的尺寸、外形、重量及允許偏差。⑴ 板式換熱器可能產(chǎn)生的腐蝕失效類型① 點蝕：由“閉塞電池腐蝕”（Ocluded Cell Corrosion）作用引起的一種局部腐蝕—使局部金屬表面的鈍化膜破壞,形成尺寸小于1mm的穿孔或蝕坑。例如,在不銹鋼板片表面生銹或積垢(碳化物、二氧化硅垢層)處,因?qū)岵涣?、介質(zhì)的pH值減小產(chǎn)生的腐蝕；② 縫隙腐蝕：由“閉塞電池腐蝕”作用引起的一種呈斑點狀或潰瘍形的局部腐蝕。同點蝕的主要區(qū)別是腐蝕產(chǎn)生在金屬零件的縫隙處,由于滯留介質(zhì)的電化學(xué)不均勻性而導(dǎo)致的。例如, 密封墊片槽底或板片封閉流道的角孔墊片外側(cè)處產(chǎn)生的腐蝕；③ 應(yīng)力腐蝕開裂：在靜態(tài)拉伸應(yīng)力與電化學(xué)介質(zhì)共同作用下，由陰極溶解過程引起的金屬局部腐蝕裂紋或斷裂。例如,板片壓制成型時將產(chǎn)生殘余內(nèi)應(yīng)力，若與介質(zhì)中的鹵素離子（如Cl 、F 等離子）或H2S接觸可能引起應(yīng)力腐蝕開裂；④ 晶間腐蝕：起源于金屬表面并沿晶粒邊界深入到內(nèi)部的腐蝕,可導(dǎo)致晶粒間的結(jié)合力喪失，使材料的強度大大降低。例如,不銹鋼在過敏溫度范圍 （400℃~600℃）內(nèi)產(chǎn)生的腐蝕；⑤ 均勻腐蝕：接觸介質(zhì)的金屬表面全部或大部分被腐蝕的現(xiàn)象。例如,板片選材不當,或使用期過長,超過了允許使用壽命；⑥ 其他腐蝕失效：主要有露點腐蝕、磨蝕 、微生物腐蝕等。例如,含有酸性物質(zhì)的熱蒸汽與冷的板片接觸,可引起露點腐蝕；板片的介質(zhì)入口角孔處和導(dǎo)流區(qū)的流速過高，或流體中含有砂粒類顆粒物時,可導(dǎo)致磨蝕；海水中的藻類、細菌、原生物等,可導(dǎo)致板片的微生物腐蝕。以上幾種腐蝕失效中，CrNi奧氏體不銹鋼的應(yīng)力腐蝕開裂約占50％，點蝕和縫隙腐蝕共約占20％，所以最危險、最常見。⑵ 板片材料中合金元素對耐腐蝕性能的影響合金元素C具有明顯減小耐腐蝕抗力的作用,％ ；Cr明顯有利于增加耐腐蝕抗力；適量的Mo可增加耐腐蝕抗力；Ni(晶間腐蝕除外)、少量的Cu和微量的Nb、Ti、N等均有利于提高耐腐蝕性能,并可以改善材料的力學(xué)性能或熱穩(wěn)定性；P和S 是對耐腐蝕抗力最有害的的元素,％以下。有關(guān)各種合金元素的影響詳見表130。表130 腐蝕類型及合金元素的影響注：↑↑明顯增加耐腐蝕抗力； ↓↓明顯減小耐腐蝕抗力； ↑ 耐腐蝕抗力有一定的增加；↓ 耐腐蝕抗力有一定的減?。?↑↓ 視具體工況，可能增加也可能減小耐腐蝕抗力。⑶ 常見介質(zhì)的腐蝕性和合理選材的基本原則通常，氯化物對于不銹鋼,氟化物對于鈦,均容易產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕；含氮介質(zhì)（如氨和胺）對銅有腐蝕性。在靜止的腐蝕性介質(zhì)中,局部腐蝕的危險性更大。介質(zhì)的腐蝕性除取決于其成分外，主要同它的濃度或溫度（成正比）、pH值（成反比）、含氧量（成正比），以及流速（成正比）等有關(guān)。① 奧氏體不銹鋼表面經(jīng)鈍化處理(在濃度300g/L ~500 g/L的硝酸和濃度 20g/L~30 g/L的重鉻酸鈉(Na2Cr2O7)溶液中,室溫下,浸泡30~60分鐘),可在表面生成Cr2O3鈍化(保護)膜,使其耐腐蝕性能提高。但是,含鹵素離子(尤其是Cl—)的液體(例如,鹽水、鹽酸、含碘或含氯的消毒液等),對鈍化膜有破壞作用,從而可加劇腐蝕。如果由于化學(xué)侵蝕、機械損傷以及其他原因造成鈍化膜破壞,也將在受到破壞的地方產(chǎn)生局部腐蝕。一般情況下,介質(zhì)中Cl—濃度＜200 mg/L(ppm)時, 可選用316（溫度60℃下，最高Cl—濃度可達 300 mg/L，溫度120℃下，僅80 mg/L）或304（溫度60℃下，最高Cl—濃度僅 50mg/L）型不銹鋼；Cl—濃度≥200mg/L時,宜選用高級不銹鋼或鈦及鈦合金。幾種不銹鋼在非氧化性、含氯(Cl—)水溶液中的適用條件見表131。表131 幾種不銹鋼在含氯(Cl—)水溶液中的適用條件注：不含氣體、PH值為7(即中性)、流動的含氯水溶液。② 奧氏體不銹鋼對硫化物(SO2 、SO3)腐蝕有一定的抗力。但是，Ni含量越高，耐蝕性將降低（因生成低熔點NiS）,可能引起硫化物應(yīng)力腐蝕開裂。硫化物應(yīng)力腐蝕開裂同材料的硬度有關(guān)，奧氏體不銹鋼的硬度應(yīng)≤HB228；NiMo或Ni–Mo–Cr合金的硬度不限；碳素鋼的硬度應(yīng)≤