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板式换热器结构特点

  • 板式换热器的整体结构板式换热器以金属板片(一般厚度为0.5~1.0mm)为换热元件,由不锈钢、工业纯钛或其他材料的薄板压制而成。通常用模具将板片压制成各种槽型或波纹形,既可以增大板片的刚度,以防止板片受压时变形,也增强了流体的湍流程度,增加了换热面积。每个板片的四角各开有一孔,板片四周以及孔的周围压有密封垫片槽,并根据需要在孔的周槽中放置有垫片,起到允许流体或阻止流体进入板面之间通道的作用。若将数个板片按照换热要求依次排列在支架上,并用固定压紧板和活动压紧板由压紧螺杆压紧,在相邻的板片间就形成了流体通道,借助板片四角的孔口与垫片.板式换热器的板片结构千差万别,其设计的最终目的是要强化板片的换热效果、增大板面的刚度、提高板式换热器的承压能力。理想的板型设计,不仅具有较大的传热面积、较低的压力降、较高的传热系数,而且还应具有较好的刚性,以使很薄的板片在固定压紧板.和活动压紧板夹紧力的作用下相互支承,以抵抗通道内不平衡压力对其产生的冲击。为此,在板型设计中还要考虑支承点的合理分布以及加强筋的布置等。

    一块板片按其功能可以分成导流部分、换热部分、密封部分、边缘支承以及悬挂定位等五个部分,其中换热部分是板片结构的核心,其结构形式主要取决于换热介质的性质,要根据传热学和流体力学设计确定。

    板片的结构形式板片作为板式换热器的关键元件,其结构设计合理与否将直接影响到板片的传热性能、阻力降以及整机的承压能力。目前已存在百余种核心结构,其主要波纹形式有:人字形波纹(包括横向人字形波纹和纵向人字形波纹)、水平波纹、竖直波纹、斜波纹等。我国生产的板式换热器的板片结构形式,绝大多数是以人字形波纹为主,属于典型的网状流动板型结构,其特点是在板间构成的流体通道中,错列地布满了触点,流体在这些触点间环绕流动形成螺旋形的前进轨道,从而产生强烈的扰动。如果加大流体的流动程度,可以减少层流底层的厚度,有效提高无相变的对流换热系数,从而达到增大传热系数的目的。实验证明:对于水介质,当雷诺数Re=20~200,流速为0 2~0 5m/s时,流体即进入湍流状态,已具有很高的传热系数。为此,在板片上均匀、错落地布置触点,并适当减小间距,除了可以大大加强板片的整体刚度,还可以承受较大的压差。

    板片的组合形式根据对板式换热器的市场调研,我国板式换热器生产厂家设计的板型主要以纵向人字形波纹为主。人字形波纹如图1所示,分为横向人字形波纹和纵向人字形波纹。

    流体在以上两种形式的板片构成的通道内流动时都能形成网状流动,但其流动阻力和传热系数各不相同。

    当采用横向人字形波纹板片时,流体在经过板片间形成的通道时比较顺畅,流动阻力很小,压力降非常低,但其换热系数也要比纵向人字形波纹的板片稍低一些,因此比较适用于低流速、高粘度、流量比较大的场合。

    当采用纵向人字形波纹的板片(其波纹夹角为120°)时,流体在板片间形成的通道流过时极易产生湍流,换热系数高,因而可以产生比较理想的换热效果,其主要缺点是压力降比较大,因而只适用于压力不太大的情况,不适用粘度高、流动阻力要求低的场合。