板面式换热器
板面式换热器是通过板面进行换热的换热器。板面式换热器按传统板面的结构型式可分为以下五种：螺旋板式换热器、板式换热器、板翅式换热器、板壳式换热器和伞板式换热器。
- 中文名:板面式换热器
- 外文名:The plate heat exchanger
- 定 义:板面进行换热的换热器
- 优 点:传热效率高和结构紧凑
- 学 科:土木工程
目录
释义
板面式换热器的传热性能要比管式换热器优越，由于其结构上的特点，使流体能在较低的速度下就达到湍流状态，从而加强了传热。板面式换热器采用板材制作，在大规模组织生产时，可降低设备成本，但其耐压性能比管式换热器差。
分类
螺旋板式换热器
如图1所示，螺旋板式换热器是由两张平行钢板卷制成的具有两个螺旋通道的螺旋体构成，并在其上安有端盖（或封板）和接管。螺旋通道的间距靠焊在钢板上的定距柱来保证。
螺旋板式换热器的结构紧凑，单位体积内的传热面积约为管壳式换热器的2~3倍，传热效率比管壳式换热器高50%~100%左右；制造简单；材料利用率高；流体单通道螺旋流动，有自冲刷作用，不易结垢；可呈全逆流流动，传热温差小。适用于液-液、气-液流体换热，对于高粘度流体的加热或冷却、含有固体颗粒的悬浮液的换热，尤为适合。
板式换热器
板式换热器是由一组长方形的薄金属传热板片和密封垫片以及压紧装置所组成，其结构类似板框压滤机。板片表面通常压制成为波纹形或槽形，以增加板的刚度，增大流体的湍流程度，提高传热效率。两相邻板片的边缘用垫片夹紧，以防止流体泄漏，起到密封作用，同时也使板与板之间形成一定间隙，构成板片间流体的通道。冷热流体交替地在板片两侧流过，通过板片进行传热，其流动方式如图2所示
板式换热器由于板片间流通的当量直径小，板形波纹使截面变化复杂，流体的扰动作用激化，在低流速下即可达到湍流，具有较高的传热效率。同时板式换热器还具有结构紧凑、使用灵活、清洗和维修方便、能精确控制换热温度等优点，应用范围广。其缺点是密封周边太长，不易密封，渗漏的可能性大；承压能力低；使用温度受密封垫片材料耐温性能的限制不宜过高；流道狭窄，易堵塞，处理量小；流动阻力大。
板式换热器可用于处理从水到高粘度的液体的加热、冷却、冷凝、蒸发等过程，适用于经常需要清洗，工作环境要求十分紧凑的场合。
板翅式换热器
这种换热器的基本结构是在两块平行金属板（隔板）之间放置一种波纹状的金属导热翅片，翅片称“二次表面”，在其两侧边缘以封条密封而组成单元体，对各单元体进行不同的组合和适当的排列，并用钎焊焊牢，组成的板束，把若干板束按需要组装在一起，便构成逆流、错流、错逆流板翅式换热器，如图3所示
冷、热流体分别流过间隔排列的冷流层和换热层而实现热量交换。一般翅片传热面占总传热面积的75%~85%，翅片与隔板间通过钎焊连接，大部分热量由翅片经隔板传出，小部分热量直接通过隔板传出。不同几何形状的翅片使流体在流道中形成强烈的湍流，使热阻边界层不断破坏，从而有效地降低热阻，提高传热效率。另外，由于翅片焊于隔板之间，起到骨架和支撑作用，使薄板单元件结构有较高的强度和承压能力。
板翅式换热器是一种世界上传热效率较高的换热设备，其传热系数比管壳式换热器大3~10倍。板翅式换热器结构紧凑、轻巧，单位体积内的传热面积一般都能达到2500~4370㎡/m³，几乎是管壳式换热器的十几倍到几十倍，而相同条件下换热器的重量只有管壳式换热器的10%~65%；适应性广，可用作气--气、气--液和液--液的热交换，亦可用做冷凝和蒸发，同时适用于多种不同的流体在同一设备中操作，特别适用于低温或超低温的场合。其主要缺点是结构复杂，造价高；流道小，易堵塞，不易清洗，难以检修等。
板壳式换热器
板壳式换热器主要由板束和壳体两部分组成，是介于管壳式和板式换热器之间的一种换热器，如图4所示。板束相当于管壳式换热器的管束，每一板束元件相当于一根管子，由板束元件构成的流道称为板壳式换热器的板程，相当于管壳式换热器的管程；板束与壳体之间的流通空间则构成板壳式换热器的壳程。板束元件的形状可以是多种多样。 板壳式换热器具有管壳式和板式换热器两者的优点。结构紧凑，单位体积包含的换热面积较管壳式换热器增加70%；传热效率高，压力降小；与板式换热器相比，由于没有密封垫片，较好解决了耐温、抗压与高效率之间的矛盾；容易清洗，但焊接技术要求高。板壳式换热器常用于加热、冷却、蒸发、冷凝等过程。
伞板式换热器
伞板式换热器是中国独创的新型高效率换热器，由板式换热器演变而来。伞板式换热器是由伞形传热板片、异形垫片、端盖和进出口接管等组成。它以伞形板片代替平板片，从而使制造工艺大为简化，成本降低。伞形板式结构稳定，板片间容易密封。蜂螺型伞板换热器工作原理如图5所示。
该设备的螺旋流道内具有湍流花纹，增加了流体的扰动程度，因而提高了传热效率。伞板式换热器具有结构紧凑、传热效率高、便于拆洗等优点。
但由于设备的流道较小，容易堵塞等结构所限，不宜处理较脏的介质，一般只适用于液--液、液--蒸汽换热、处理量小、工作压力及工作温度较低的场合。
构造和工作原理
板壳式热交换器可分为板管束和壳体两大部分板束相当于管壳式的管束，其中每一个板束元件是南两块冷压成形（或爆炸成形等）的金属板条成对地在接触处严密地焊接在一起，构成的一个包含多个扁平流道的板管。在热交换器中，这些扁平状的板管流道构成板壳式热交换器的板程，相当于管壳式热交换器的管程，而每一个板束元件则相当于一根管子。许多个宽度不等的板管按一定次序排列。为保持板管之间的间距，在相邻板管的两端镶进金属条，并与板管焊在一起。板管两端部便形成管板，从而使许多板管牢同地连接在一起构成板管束。板管束的端面呈现若干扁平的流道。板束中间的板间距是靠板束元件上的凸窝来保持的。板管束装配在壳体内，它与壳体间靠滑动密封消除纵向膨胀差，设备截面一般为圆形，也有矩形、六边形等。[1]
特点
1)传热效率高。波纹板具有“静搅拌”的作用，流体流动易形成湍流，而且流体流速分布均匀，可以实现“纯逆流”，换热壁面两侧均有较高的表面传热系数。
2)不易结垢，维护和清洗方便。
3)温差小，热量利用率高。板壳式热交换器的冷端和热端的温差小，可以回收更多的热量，节约装置的操作费用。
4)结构紧凑，重量轻。板壳式热交换器单位体积内传热面积可比管壳式热交换器增加70%。
5)焊接技术要求高。 [2]
视频
板面式换热器