板式換熱器一、板式換熱器概述二、板式換熱器工作原理及特點三、板式換熱器傳熱機理四、板式換熱器運行中常見故障和維護板式換熱器一、板式換熱器概述1一、板式換熱器概述

1)板式換熱器，具有換熱效率高，物料流阻損失小，結(jié)構(gòu)緊湊，溫度控制靈敏，操作彈性大，裝拆方便，使用壽命長等特點，是目前國內(nèi)最先進的高效節(jié)能換熱設(shè)備。

2)板式換熱器目前已廣泛應(yīng)用于冶金、礦山、石油、化工、電力、醫(yī)藥、食品、化纖、輕紡、造紙、船舶和集中供熱等工業(yè)部門

3)板式換熱器的種類越來越多，技術(shù)性能越來越好，應(yīng)用范圍越來越廣。①板式換熱器的種類：從板式換熱器的連接方式上看：從可拆式板式換熱器發(fā)展到釬焊式板式換熱器。從釬焊式板式換熱器、半焊接式、全焊接式發(fā)展到板殼式換熱器。從板片板片的形式上看：從對稱型發(fā)展非對稱型對稱型發(fā)展到非對稱型板片對稱型發(fā)展非對稱型。

一、板式換熱器概述2

從板片的流道上看：從對稱流道對稱流道發(fā)展到寬窄流道、寬寬流道寬窄流道、對稱流道寬窄流道寬寬流道。

從板片波紋的深淺看：從波深為3~5mm的一般板發(fā)展到波深為2~2.5mm的淺密波紋板。

②板式換熱器的技術(shù)性能越來越好

工作溫度從可拆式的260℃發(fā)展到板殼式的1000℃。工作壓力從可拆式型的2.5MPa發(fā)展到板殼式的8.0MPa。傳熱系數(shù)從2000W/m·k發(fā)展至12000W/m·k。最大當(dāng)量直徑28mm。最大可拆式單板換熱面積4.75m2。最大焊接式單板換熱面積18m2。最小釬焊式單板換熱面積0.006m2。最大可拆式單臺換熱面積2500m2。最大全焊式單臺換熱面積10000m2。最大接管尺寸500mm從板片的流道上看：從對稱流道對稱流道發(fā)展到寬窄流道3板式換熱器機組板式換熱器機組4

一板式換熱器工作原理及特點

板式換熱器的工作原理：板式換熱器是由許多波紋形的傳熱板片，按一定的間隔，通過橡膠墊片壓緊組成的可拆卸的換熱設(shè)備。板片組裝時，兩組交替排列，板與板之間用粘結(jié)劑把橡膠密封板條固定好，其作用是防止流體泄漏并使兩板之間形成狹窄的網(wǎng)形流道，換熱板片壓成各種波紋形，以增加換熱板片面積和剛性，并能使流體在低流速成下形成湍流，以達(dá)到強化傳熱的效果。板上的四個角孔，形成了流體的分配管和泄集管，兩種換熱介質(zhì)分別流入各自流道，形成逆流或并流通過每個板片進行熱量的交換。一板式換熱器工作原理及特點5板式換熱器主要特點：

1、傳熱效率高:板式換熱器的傳熱系數(shù)一般3000-6000/m2.K·℃，是其他換熱器3－5倍

2、結(jié)構(gòu)緊湊:占地面積小，節(jié)省基建投資，單位體積有效換熱面積最大，重量輕

3、拆洗方便:一般當(dāng)天可拆洗安裝完畢

4、能實現(xiàn)純逆流換熱

充分利用兩種流體的溫差，熱回收率高達(dá)95％以上。處理微小溫差的能力最強，用于低溫余熱利用，夏季空調(diào)換熱時，是其他換熱不能勝任的

5、換熱器不需要保溫

其散熱損失＜1％

二.板式換熱器結(jié)構(gòu)原理

BR型板式換熱器是由許多沖壓有波紋槽的金屬薄板按一定間隔，四周通過墊片密封，并用框架和壓緊螺栓重疊壓緊而成，板片和墊片的四個角孔形成了流體的分配管和匯集管，同時又合理地將冷熱流體分開，使其分別在每塊板片兩側(cè)的流道中流動，通過板片起先熱交換。板式換熱器主要特點：

6板式換熱器的工作原理及維護ppt課件7部分部件功能1固定壓緊板不與流體接觸，用夾緊螺栓緊固后壓緊墊片保證密封5活動壓緊板與固定壓緊板配對使用，可在導(dǎo)桿上滑動，以便裝拆檢查維修6、7上下導(dǎo)桿承受板片的重量并保證安裝尺寸，使板片在其間滑動，導(dǎo)桿通常比換熱板組長，以便松開夾緊螺栓，滑動各板檢查清洗使活動壓緊板或中間隔板能夠在上下導(dǎo)桿上滑動以便裝拆檢查維修9、11夾緊螺栓、螺母壓緊板片組，使換熱器整體化保證密封，對于橡膠類密封墊一般在標(biāo)牌上注有最大和最小壓緊尺寸，當(dāng)壓緊到最小尺寸時就要更換墊片10緊鎖墊圈防止流體合成或泄露，并使之在不同板片間分配4換熱板片提供介質(zhì)流道和換熱表面13框架地腳支撐換熱器重量，使整個換熱器組成一體16接口為流體提供進出口部分部件功能8

板式換熱器的設(shè)計特點:1、高效節(jié)能：其換熱系數(shù)在3000～4500kcal/m2·°C·h，比管殼式換熱器的熱效率高3~5倍。2、結(jié)構(gòu)緊湊：板式換熱器板片緊密排列，與其他換熱器類型相比，板式換熱器的占地面積和占用空間較少，面積相同換熱量的板式換熱器僅為管殼式換熱器的1/5。3、容易清洗拆裝方便：板式換熱器靠夾緊螺栓將夾固板板片夾緊，因此拆裝方便，隨時可以打開清洗，同時由于板面光潔，湍流程度高，不易結(jié)垢。4、使用壽命長：板式換熱器采用不銹鋼或鈦合金板片壓制，可耐各種腐蝕介質(zhì)，膠墊可隨意更換，并可方便在、拆裝檢修。5、適應(yīng)性強：板式換熱器板片為獨立元件，可按要求隨意增減流程，形式多樣；可適用于各種不同的、工藝的要求。6、不串液，板式換熱器密封槽設(shè)置泄液液道，各種介質(zhì)不會串通，即使出現(xiàn)泄露，介質(zhì)總是向外排出。板式換熱器的應(yīng)用范圍板式換熱器已廣泛應(yīng)用于冶金、礦山、石油、化工、電力、醫(yī)藥、食品、化纖、造紙、輕紡、船舶、供熱等部門，可用于加熱、冷卻、蒸發(fā)、冷凝、殺菌消毒、余熱回收等各種情況化學(xué)工業(yè)制造氧化鈦、酒精發(fā)酵、合成氨、樹脂合成、制造橡膠、冷卻磷酸、冷卻甲醛水、堿炭工業(yè)、電解制堿。鋼鐵工業(yè)冷卻淬火油，冷卻電鍍用液、冷卻減速器潤滑油、冷卻軋制機、拉絲機冷卻液。板式換熱器的設(shè)計特點:9板式換熱器的優(yōu)點：（1）體積小，占地面積少；（2）傳熱效率高； （3）組裝靈活；（4）金屬消耗量低；（5）熱損失?。唬?）拆卸、清洗、檢修方便；（7）板式換熱器缺點是密封周邊較長，容易泄漏，使用溫度只能低于150oC，承受壓差較小，處理量較小，一旦發(fā)現(xiàn)板片結(jié)垢必須拆開清洗可拆式板式換熱器

板式換熱器的優(yōu)點：可拆式板式換熱器10板式換熱器的類型一、換熱器按傳熱原理可分為：1、表面式換熱器2、蓄熱式換熱器3、流體連接間接式換熱器4、直接接觸式換熱器二、換熱器按用途分為：1、加熱器2、預(yù)熱器3、過熱器4、蒸發(fā)器三、按換熱器的結(jié)構(gòu)可分為：1、浮頭式換熱器2、固定管版式換熱器3、U形管板換熱器4、板式換熱器

板式換熱器的類型一、換熱器按傳熱原理可分為：11單板換熱機組單板換熱機組12工作原理◆系統(tǒng)的溫度控制通過氣溫補償器和安裝在一次網(wǎng)上的電動調(diào)節(jié)閥實現(xiàn)◆氣溫補償器根據(jù)室外溫度與安裝在二次網(wǎng)上的溫度傳感器給出脈沖信號，實現(xiàn)無極調(diào)節(jié)◆機組變頻定壓補水，超壓安全閥泄水，保證二次網(wǎng)安全穩(wěn)定◆熱水、采暖組合工作原理13板式換熱器的工作原理及維護ppt課件14板式換熱器傳熱機理板式換熱器傳熱機理是根據(jù)熱力學(xué)定律：“熱量總是由高溫物體自發(fā)地傳向低溫物體,兩種流體存在溫度差,就必然有熱量進行傳遞”。在換熱器設(shè)計中，板片按一定的間隔通過橡膠墊片壓緊組成通道，兩種存在溫度差的流體在受迫對流傳熱過程中通過角孔進入板片通道，在相鄰?fù)ǖ乐袃煞N不同流體形成逆流或順流通過板片進行熱量的交換。換熱板片被壓成各種不同波紋形式，以增加換熱板片面積和剛性。合理的波紋形式使得低雷諾數(shù)下流體就可以達(dá)到高度湍流，創(chuàng)造出最高的換熱效率。由于熱傳遞板表面采用波紋結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計,即使流體流速在雷諾準(zhǔn)數(shù)值以下，流體在板片之間的運動亦呈三維運動,促使流體形成劇烈紊動,減少邊界層熱阻強化傳熱效率。板式換熱器傳熱機理板式換熱器傳熱機理是根據(jù)熱力學(xué)定律：“熱15必須的五個板式換熱器選型參數(shù)：總傳熱量(單位:kW)一次側(cè)、二次側(cè)的進出口溫度一次側(cè)、二次側(cè)的允許壓力降最高工作溫度最大工作壓力如果已知傳熱介質(zhì)的流量，比熱容以及進出口的溫度差，總傳熱量即可計算得出。必須的五個板式換熱器選型參數(shù)：總傳熱量(單位:kW)16傳熱速率方程

解決傳熱問題，都需要從總的傳熱速率方程出發(fā)，即：

Q=KA△tm式中：Q--冷流體吸收或熱流體放出的熱流量，W；

K--傳熱系數(shù)，

A--傳熱面積，；

--平均傳熱溫差，℃。從上式可以看出，要想知道換熱器的傳熱面積，只要知道總換熱量，平均對數(shù)溫差和傳熱系數(shù)就可以得出換熱面積。傳熱速率方程解決傳熱問題，都需要從總的傳熱速率方程出發(fā)，即17對數(shù)平均溫差(LMTD)

對數(shù)平均溫差是換熱器傳熱的動力，對數(shù)平均溫差的大小直接關(guān)系到換熱器傳熱難易程度.在某些特殊情況下無法計算對數(shù)平均溫差,此時用算術(shù)平均溫差代替對數(shù)平均溫差，介質(zhì)在逆流情況和在并流情況下的對數(shù)平均溫差的計算方式是不同的。逆流時：

對數(shù)平均溫差(LMTD)對數(shù)平均溫差是換熱器傳熱的動力，18并流時：

并流時：19總傳熱系數(shù)

總傳熱系數(shù)是用來衡量換熱器傳熱阻力的一個參數(shù)。傳熱阻力主要是由傳熱板片材料和厚度、污垢和流體本身等因素構(gòu)成。單位：W/m2.℃或kcal/h.m2.℃.總的傳熱系數(shù)用下式計算：

其中：

k=總傳熱系數(shù)(W/m2.℃)

α1=一次測的對流換熱系數(shù)(W/m2.℃)

α2=二次測的對流換熱系數(shù)(W/m2.℃)

δ=傳熱板片的厚度(m)

λ=板片的導(dǎo)熱系數(shù)(W/m.℃)

R1、R2分別是兩側(cè)的污垢系數(shù)(m2.℃/W)

總傳熱系數(shù)總傳熱系數(shù)是用來衡量換熱器傳熱阻力的一個參數(shù)。傳20壓力降

壓力降直接影響到板式換熱器的大小，如果有較大的允許壓力降，則可能減少換熱器的成本，但會損失泵的功率，增加運行費用。一般情況下，在水水換熱情況下，允許壓力降一般在20-100KPa是可以解接受的。壓力降

壓力降直接影響到板式換熱器的大小，如果有較大的允許壓21總傳熱量的計算方法

熱流量衡算式反映兩流體在換熱過程中溫度變化的相互關(guān)系，在換熱器保溫良好，無熱損失的情況下，對于穩(wěn)態(tài)傳熱過程，其熱流量衡算關(guān)系為：

（熱流體放出的熱流量）=（冷流體吸收的熱流量）

在進行熱衡算時，對有、無相變化的傳熱過程其表達(dá)式又有所區(qū)別。

（1）無相變化傳熱過程

式中

Q----冷流體吸收或熱流體放出的熱流量，W；

mh,mc-----熱、冷流體的質(zhì)量流量，kg/s；

Cph,Cpc------熱、冷流體的比定壓熱容，kJ/(kg·K)；

T1,t1------熱、冷流體的進口溫度，K；

T2,t2------熱、冷流體的出口溫度，K?？倐鳠崃康挠嬎惴椒崃髁亢馑闶椒从硟闪黧w在換熱過程中溫度22（2）有相變化傳熱過程

兩物流在換熱過程中，其中一側(cè)物流發(fā)生相變化，如蒸汽冷凝或液體沸騰，其熱流量衡算式為：

一側(cè)有相變化

兩側(cè)物流均發(fā)生相變化，如一側(cè)冷凝另一側(cè)沸騰的傳熱過程

式中

r,r1,r2--------物流相變熱，J/kg；

D,D1,D2--------相變物流量，kg/s。

對于過冷或過熱物流發(fā)生相變時的熱流量衡算，則應(yīng)按以上方法分段進行加和計算。（2）有相變化傳熱過程

兩物流在換熱過程中，其中一側(cè)物流發(fā)23泄漏壓力降異常換熱器運行異常板式換熱器運行中常見故障和維護泄漏板式換熱器運行中常見故障和維護泄漏情況分析和解決現(xiàn)象原因措施

停機泄漏換熱器頻繁啟停,溫度急劇變化恢復(fù)正常溫度金屬板間介質(zhì)外泄a.密封墊安裝錯位打開換熱器/重新固定密

b.由于系統(tǒng)超壓使密封墊擠出密封墊/或更換密封墊

c.密封墊老化損壞

d.夾緊值A(chǔ)尺寸不對調(diào)整夾緊尺寸

e.板片變形修復(fù)或更換變形板片

f.由于磨損或腐蝕造成板片穿孔更換損壞板片

盲板與壓緊板間外泄

堅硬異物擊穿盲片更換盲片換熱器內(nèi)漏由于磨損或腐蝕造成板片穿孔更換損壞板片(兩側(cè)壓力趨于相同)泄漏情況分析和解決現(xiàn)象壓力降異常

現(xiàn)象原因措施壓力降大于設(shè)計值a.實際流量大于設(shè)計流量調(diào)整流量或增加板片

b.換熱器板間堵塞打開換熱器,清理板間污垢

c.換熱器入口堵塞打開換熱器,清理入口壓力降小于設(shè)計值泵的能力/測定有誤準(zhǔn)確測定調(diào)整系統(tǒng)流量壓力降異?，F(xiàn)象換熱器運行異常水-水換熱器

現(xiàn)象原因措施

熱側(cè)回水溫度過高a.換熱面積過小增加換熱面積

b.冷側(cè)堵塞拆開換熱器清洗

冷側(cè)供水溫度過低

a.冷側(cè)流量過大調(diào)整冷側(cè)流量

b.冷熱側(cè)污垢拆開換熱器清洗

c.熱側(cè)流量過低或溫度過低增加熱側(cè)流量

或提高溫度

換熱器運行異常水-水換熱器

換熱器運行異常汽-水換熱器

現(xiàn)象原因措施

不換熱蔬水閥堵塞清理蔬水閥

水擊換熱器內(nèi)水位過高調(diào)整蒸汽量冷凝水溫度過高換熱器面積過小或增加面積或板型不合適調(diào)整板型蒸汽量過大減少蒸汽量冷側(cè)流量過小增加冷側(cè)流量

換熱器運行異常汽-水換熱器墊片失效在板式散熱片之間進行密封的彈性密封墊是一種易損件，它的使用壽命對于板式換熱器的使用壽命有著重要的影響。如果這些密封熱硬化了，失去了原有的彈性，則可導(dǎo)致?lián)Q熱器無法正常工作。

墊片失效在板式散熱片之間進行密封的彈性密封墊是一種易損件，它29彈性密封墊的使用壽命影響因素

（1）換熱器的工作方式（連續(xù)的還是不連續(xù)的）

間斷工作對墊片壽命影響非常大

（2）換熱的介質(zhì)和使用的清潔劑的腐蝕性

墊片都是橡膠制品，對某些介質(zhì)其耐腐蝕性能比較差。

（3）最高工作溫度

某種墊片都有其最高工作溫度，工況運行時不能超過其最高溫度。

（4）最高工作壓力

同樣，換熱器在出廠前都會根據(jù)用戶提供的設(shè)計壓力進行1.25倍壓力檢測，在工作運行環(huán)境中工作壓力不能超過設(shè)計壓力。

（5）由于過大的壓力和不均衡的壓力而使彈性密封墊的應(yīng)力較大

（6）自然老化

彈性密封墊的使用壽命影響因素（1）換熱器的工作方式（連續(xù)30板片存在的幾種腐蝕類型

目前板式換熱器板片通常采用奧氏體不銹鋼、鈦及鈦合金、鎳及鎳合金等材料制造，對于這些材料的板式換熱器存在的腐蝕類型有：a全面腐蝕破裂b點蝕c縫隙腐蝕

d晶間腐蝕e應(yīng)力腐蝕破裂f腐蝕疲勞

g氫損傷。h選擇性腐蝕

板片存在的幾種腐蝕類型目前板式換熱器板片通常采用奧氏體不銹31不銹鋼板片的腐蝕使Cr-Ni奧氏體不銹鋼產(chǎn)生晶間腐蝕的介質(zhì)很多，一般在含無機酸、有機酸、強酸弱堿鹽類、尿素甲銨液等酸性介質(zhì)中都有可能發(fā)生奧氏體不銹鋼晶間腐蝕。

非敏化態(tài)晶間腐蝕主要出現(xiàn)在含Cr6+的HNO3或濃HNO3介質(zhì)中不銹鋼的應(yīng)力腐蝕是不銹鋼局部腐蝕破壞中最常見，危害最大的一種

。導(dǎo)致各類不銹鋼應(yīng)力腐蝕的最常見介質(zhì)是含有Cl-和氧的大氣和工業(yè)水，海水等。

不銹鋼板片的腐蝕使Cr-Ni奧氏體不銹鋼產(chǎn)生晶間腐蝕的介質(zhì)很32六、Cr-Ni不銹鋼合理選材為解決一般Cr-Ni不銹鋼的氯化物應(yīng)力腐蝕，合理選材就顯得非常重要。

根據(jù)對不銹鋼在不同溫度，外加應(yīng)力18MPa，Cl-含量與發(fā)生開裂時間的研究結(jié)果，可以知道當(dāng)Cl-為50ppm時，裂紋就較難發(fā)生，故主張以50ppm為限制。即當(dāng)Cl-≤50ppm時，水溫≤130℃可采用304不銹鋼；水溫>130℃采用316不銹鋼。若水溫>130℃，并Cl-

>50ppm，則可考慮采用鈦。六、Cr-Ni不銹鋼合理選材為解決一般Cr-Ni不銹鋼的氯化33鈦及鈦合金鈦及鈦合金在熱力學(xué)上是不穩(wěn)定的金屬，具有非?；顫姷幕瘜W(xué)性質(zhì)，但其與氧有很高的親和力，易于與氧結(jié)合生成氧化膜，且該氧化膜因機械損傷遭到破壞時易于恢復(fù)，使其在許多腐蝕性介質(zhì)中具有優(yōu)異的耐蝕性性能。但其耐蝕性能取決于金屬表面的鈍化膜是否能夠維持，當(dāng)鈍化膜不能維持時，金屬將可于介質(zhì)發(fā)生劇烈的化學(xué)反應(yīng)，如在還原性的酸HCl、H2SO4、甲酸、乙酸、草酸、檸檬酸、乳酸等介質(zhì)中。在某些介質(zhì)中亦有應(yīng)力腐蝕開裂和晶間腐蝕的可能，如氯化物的水溶液、高溫氯化物、鹽酸、發(fā)煙硝酸、N2O4、醇系有機溶劑、濕空氣、熔融金屬等。鈦及鈦合金鈦及鈦合金在熱力學(xué)上是不穩(wěn)定的金屬，具有非?；顫姷?4鈦的應(yīng)用

a海水淡化設(shè)備b在原油提煉過程中，多年來鈦及鈦合金已成功地用于石油精煉設(shè)備中，主要用作常壓原油蒸餾塔冷凝器管組，其可靠性遠(yuǎn)高于碳鋼；還可用作各種熱交換器鈦的應(yīng)用

a海水淡化設(shè)備35鎳及鎳合金板式換熱器使用的鎳及鎳合金主要有純鎳N2、N6，哈氏合金系列，254SMO等材料。純鎳是一種銀白色金屬，由于具有優(yōu)良的耐蝕性，N6是工業(yè)上應(yīng)用最廣泛的材料，它具有很好的機械性能，在許多腐蝕環(huán)境中具有優(yōu)良的耐蝕性能，特別耐燒堿的腐蝕。鎳的耐腐蝕性能也是由于鎳的表面能形成致密和堅固的鈍化膜。在天然淡水中為0.003mm/a，在海水中為0.13mm/a。在苛性堿溶液中，甚至在高溫下也極穩(wěn)定(0.01～0.003mm/a).但在酸性條件下鎳的耐蝕能力較差，如蒸氣冷凝水對鎳的影響很小，但冷凝水被O2和CO2飽和時，在120℃腐蝕速度高達(dá)0.22mm/a。在無機酸，特別是氧化性酸如硝酸和亞硝酸，對鎳的作用極強烈。碳酸鹽，硝酸鹽，硫酸鹽，氯化物和醋酸鹽的堿性和中性溶液對鎳影響極小，腐蝕速率一般小于0.013mm/a，但這些鹽類的酸性溶液與鎳反應(yīng)強烈，達(dá)到1mm/a。鎳在無水氨氣中不腐蝕，在10%以上的濃氨溶液中和有空氣存在的條件下，鎳的腐蝕顯著。鎳及鎳合金板式換熱器使用的鎳及鎳合金主要有純鎳N2、N6，哈36十、鎳基合金的特點鎳基合金的特點是在氯化物溶液、海水、多種有機酸和無機酸、濕氯氣、氟硅酸、次氯酸、次氯酸鹽、堿性介質(zhì)等許多強腐蝕介質(zhì)中都有較好的穩(wěn)定性?？果u化物點蝕和縫隙腐蝕性能優(yōu)越，適宜用作制堿、氯堿、造紙、染料、鈦鉑粉、橡膠、海洋工程等設(shè)備。十、鎳基合金的特點鎳基合金的特點是在氯化物溶液、海水、多種有37換熱器拆卸前檢查確認(rèn)換熱器冷熱側(cè)進出口閥門已關(guān)閉確認(rèn)換熱器內(nèi)部已排空如果換熱器溫度太高,等溫度降至40度左右再進行操作A換熱器拆卸前檢查確認(rèn)換熱器冷熱側(cè)進出口閥門已關(guān)閉A換熱器的拆卸1.測量夾緊尺寸A并記錄2.首先拆卸上部和下部螺拴3.均勻交叉拆卸主要螺拴4.檢查活動板滑動輥,移開活動板A換熱器的拆卸1.測量夾緊尺寸A并記錄A換熱器回裝前的檢查