【正文】 ；用n表示冷流體側(cè)的流道數(shù)。⑿ 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)。⒀ 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(jìn)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(jìn)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。⒁ 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?？刹鹗桨迨綋Q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，m178。設(shè)計壓力，MPa單板公稱換熱面積，m178。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， m178。，,換熱面積為15 m178。，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：示例2：波紋形式為水平平直波紋， m178。, , 換熱面積為100 m178。,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：⑴ 框架結(jié)構(gòu)形式見表111表111 框架結(jié)構(gòu)形式⑵ 墊片材料代號（見表112）表112 墊板材料代號⑶ 板片波紋形式代號（見表113）表113 板片波紋形式代號⑷ 太平洋換熱生產(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)定表示太平洋制造的板式換熱器的型號。② 最近幾年來，太平洋開發(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⑴ 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(jì)合理性。一般使用316（0Cr17Ni12Mo2）或316L（00Cr17Ni14Mo2)。當(dāng)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31316L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(dāng)然也可使用鈦，見表114。當(dāng)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＜；~；~；但不選擇腐蝕率＞。⑵ 板片厚度δ①，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～（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(dǎo)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。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，傳熱系數(shù)約增加600w/(m2K)。對于非對稱型板式換熱器，傳熱系數(shù)約增加500w/(m2K)。⑶ 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。⑷ 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(dāng)換熱量一定時，則必須增加板片數(shù)量。相反，當(dāng)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(dāng)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(dá)20~25%，例如某一具體工況（冷卻水的壓降有58110kPa三種）按單一的板片和熱混合板片的設(shè)計進(jìn)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(jìn)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(biāo)L—L流道、下標(biāo)M—M流道、下標(biāo)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：，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(dǎo)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(dāng)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。⑴ 壓緊板要有足夠的剛性。⑵ ，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ε⑴ 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(dāng)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(jìn)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。⑵ 溫度效率ε—板式換熱器的性能評價指標(biāo)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；thth2 —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εε =② 逆流的溫度效率εε = 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。⑶ 溫度效率ε—不同流動方式換熱器的性能比較指標(biāo)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NTU⑴ 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 太平洋換熱不同板型的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，~，板片較薄，NTU值最高可達(dá)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，～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(dāng)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(dāng)波紋形狀不同時，大傾角板片（H板）和小傾角板片（L板）的ΔPNTU特性曲線不同，但變化規(guī)律與圖131相似。⑵NTUE——表示工藝條件的傳熱單元數(shù)，定義式如下：NTUE =式中 Δt ——工藝要求的溫度變化，K；Δtm ——對數(shù)平均溫差，K。NTUE表示的是工藝要求流體溫度的變化與對數(shù)平均溫差的比值，即用1℃Δtm的變化引起幾度工藝流體溫度變化的值，故有時也將傳熱單元數(shù)稱為溫度比。當(dāng)Δtm大時，NTUE則小；當(dāng)Δtm小時，則要求NTUE大。① 不同工藝過程的NTUE（見表116）表116 供熱空調(diào)工藝過程的NTUE從表116可知，如區(qū)域供冷換熱過程的NTUE大，蒸汽加熱換熱過程的NTUE小。 表117 Δtm和NTUE的關(guān)系②Δtm和NTUE的關(guān)系（見表117）⑶ 板式換熱器的設(shè)計過程——在已知溫差比、NTUE的條件下，合理地確定其型號、流程和傳熱面積，使NTUP = NTUE。① 當(dāng)NTUE大時，如區(qū)域供冷換熱的NTUE為4~8時，若采用NTUP小的板型則NTUE = n?NTUP。n為流程數(shù)，不僅增加了換熱面積，還增加了壓力降和水泵耗電功率。最佳的方案是選擇NTUP = 4~8的板型，從表118可知，太平洋換熱的淺密波紋板的NTUP為 5~8，是一種非常適合區(qū)域供冷的板型。② 當(dāng)換熱器兩側(cè)的NTUE 不同時，一般按NTU較大值選擇板式換熱器的規(guī)格。二、釬焊式板式換熱器、全焊式板式換熱器基本概念⑴ 分類：根據(jù)焊接方式和釬料的種類分為半焊板式換熱器、全焊板式換熱器、銅釬焊板式換熱器和鎳釬焊板式換熱器。① 半焊板式換熱器（見圖133）采用專門的焊接工藝（激光焊、等離子弧焊、氬氣保護(hù)電弧焊）將每兩張板片沿外密封槽焊在一起形成板片對，再將板片對用墊片組裝起來的板式換熱器。② 全焊板式換熱器（見圖134）采用專門的焊接工藝將一定數(shù)量的板片沿密封槽焊成一個板片包后，再將幾個板片包組焊并裝配成一體的板式換熱器。③ 銅釬焊板式換熱器（見圖135）不銹鋼板片和純度高于99%的銅箔釬料在真空釬焊爐的高溫作用下形成一體的板式換熱器，亦包括為防止氨等制冷劑腐蝕而鍍有防護(hù)層的銅釬焊板式換熱器。④ 鎳釬焊板式換熱器不銹鋼板片和鎳箔釬料在釬焊爐的高溫作用下形成一體的板式換熱器。⑵ ，設(shè)計溫度為200~400℃，（最低蒸發(fā)溫度70℃，對于奧氏體不銹鋼釬焊式板式換熱器，最低設(shè)計溫度應(yīng)高于196℃）。⑶ 用途：冷凝器、蒸發(fā)器、預(yù)冷器、過冷器、油冷卻器等。⑷ 傳熱板的類型與可拆式板式換熱器相同，傳熱方程式與可拆式板式換熱器相同，但釬焊式板式換熱器板片較薄，故傳熱系數(shù)也較大。釬焊板式換熱器型號的表示方法（見圖136）設(shè)計序號：用字母A、B…順序表示設(shè)計壓力（MPa）板片數(shù)單板換熱面積（103 m178。）板式換熱器型式，用阿拉伯?dāng)?shù)字1～4表示：1——半焊板式換熱器 2——全焊板式換熱器3——銅釬焊板式換熱器4——鎳釬焊板式換熱器板式換熱器 圖136 釬焊板式換熱器型號的表示方法型號示例：,178。,板片數(shù)為58片的銅釬焊板式換熱器的型號為：釬焊板式換熱器板片、墊片的材料。⑴ 板式換熱器適應(yīng)的制冷劑編號和相應(yīng)溫度的飽和蒸汽壓力（見表118）⑵ 板式換熱器主要零部件的材料（見表119）⑶ 密封墊片的材料和性能。（見表120）表118 常用制冷劑和相應(yīng)溫度下的飽和蒸汽壓力 MPa表119 板式換熱器主要零件的材料 表120 密封墊片的材料和性能第四節(jié) 板式換熱器的發(fā)展一、板式換熱器技術(shù)的進(jìn)步從學(xué)術(shù)上看“換熱”是一個錯誤的術(shù)語。熱力學(xué)第二定律的概念是熱只能從高溫向低溫轉(zhuǎn)移，不能逆向進(jìn)行。在換熱中，熱也只能從高溫側(cè)流體單方向地流向低溫側(cè)流體，兩流體之間不存在熱的“交換”。由于“換熱器”的術(shù)語已經(jīng)使用了許多年，許多學(xué)者已不再批判上述學(xué)術(shù)上的錯誤，而是集中力量持續(xù)地致力于提高換熱器的性能，在學(xué)術(shù)界，制造廠商等各界的努力之下，