板式热交换器设计计算

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1、第二章板式热交换器设计计算第二章板式热交换器设计计算板式热交换器是近几十年来得到发展和广泛应用的一种新型高效、紧凑的热交换器。它由一系列互相平行、具有波纹表面的薄金属板相叠而成，比螺旋板式热交换器更为紧凑，传热性能更好。国外著名的生产厂家有瑞典!"#!$"!%!&公司、英国!’%公司、日本日阪制作所等。我国在板式热交换器的设计与制造上也已达到较高的水平。板式热交换器的应用面很广，尤其是更适宜用于医药、食品、制酒、饮料合成纤维、造船、化工等工业，并且随着板型、结构上的改进，正在进一步扩大它的应用领域。第一节构造和

2、工作原理板式热交换器按构造分为可拆卸（密封垫式）、全焊式和串焊式三类，以密封垫式的应用为最广。它们的工作原理基本相同。可拆卸板式热交换器由三个主要部件———传热板片、密封垫片、压紧装置及其他一些部件，如轴、接管等组成（图($)）。在固定压紧板上，交替地安放一张板片和一个垫圈，然后安放活动压紧板，旋紧压紧螺栓即构成一台板式热交换器。各传热板片按一定的顺序相叠即形成板片间的流道，冷、热流体在板片两侧各自的流道内流动，通过传热板片进行热交换（图($(）。—(*)—第三篇高效间壁式热交换器设计计算图!"#板式热交换器结

3、构简图图#"!板式热交换器中的换热一、传热板片传热板片是板式热交换器的关键元件。它的设计主要考虑两方面因素：!使流体在低速下发生强烈湍流，以强化传热；"提高板片刚度，能耐较高的压力。传热板片的波纹形式不同会对传热及流动阻力有较大影响，为满足不同传热场合的需要，人们已研发出多种多样的波纹板片，图!"$所示为列入我国板式热交换器国家标准的板片波纹形式。就应用而论，以人字形波纹板和水平平直波纹—!%!—第二章板式热交换器设计计算板为最广。人字形波纹板———它的断面形状常为三角形（图!"#（$）），人字形之间夹角通常为

4、%!&’。板式热交换器组装时，每相邻两板片是相互倒置的，从而形成网状触点，并使通道中流体形成网状流（参阅图!"(）。据统计，装配后相邻两板片间能形成多达!)&&个支承触点（在%*!投影面积上）。流体从板片一端的一个角孔流入，可从另一端同一侧的角孔流出（称之“单边流”），或另一端另一侧的角孔流出（称之“对角流”）（图!"#（+））。根据各种板片的对比试验表明，此种板片不仅刚性好，传热性能也较好。经国内改进的人字形板式热交换器传热系数达到,!·/）以上（水一水，无垢阻），压力降也得到了改善。一般，人字形板的流&&&

5、-.（*阻较大，且不适宜于含颗粒或纤维的流体。图!")我国板式热交换器国家标准的板片波纹形式—!&)—第三篇高效间壁式热交换器设计计算图!"#人字形板式热交换器（$）人字形板片（%）流体的单边流和对角流水平平直波纹板———图!"&所示为一种断面形状为等腰三角形的水平平直波纹板。它的传热和流体力学性能均较好，传热系数可达&’(()*（+!·,）（水"水，无垢阻）。其他断面形状的还有有褶的三角形波纹（英国-./公司）、阶梯形波纹（日本蒸馏工业所制造的0.1型板）均属此类。不论何种板片，它们都具有以下共同部分：强化传

6、热的凹凸形波纹；板片四周及角孔处的密封槽；流体进出孔（角孔，一般为圆形，大型冷凝器板片角孔常为三角形）；悬挂用缺口。板片组装后两板片间都有相互接触的地方，称为触点。如，水平平直波纹板上的小平面就是为了形成支承点（图!"&）。其作用是在板片两侧出现压差时，保持流道的正常间隙形状，同时使流动“网状”化，强化传热。经验表明，合理的触点设计是提高板片耐压程度的有效途径。—!(#—第二章板式热交换器设计计算图!"#水平平直波纹板片板片材料有碳钢、不锈钢、铝及其合金、黄铜、蒙乃尔合金、镍、钼、钛等。目前应用最广的是不锈钢。

7、由于钛的耐腐蚀性能好，特别是在含氯介质中，所以虽然钛很贵，钛板热交换器仍被用于化工等腐蚀性强的场合。板片的厚度很薄，为$%#&’%#((，通常为’((左右。制造板式热交换器的关键是板片的成型，目前几乎全是冲压型板。二、密封垫片为了防止流体的外漏和两流体之间内漏，必须要有密封垫片（图!")）。它安装于密封槽中，运行中承受压力和温度，而且受着工作流体的侵蚀，此外在多次拆装后还要求它具有良好的弹性。对橡胶质量的要求除了耐蚀、耐温外，还要求其他物理性能满足下列要求：根据使用压力不同，硬度一般应在)#&*$邵氏硬度，压—

8、!$#—第三篇高效间壁式热交换器设计计算缩永久变形量不大于!"#，抗拉强度!$%&’，延伸率!(""#。板式热交换器运行中出现的故障，很少是板片或其他机件的损坏，大部分是垫圈发生问题，如脱垫、伸长、老化、断裂等。所以，对于板式热交换器的密封垫片的材料有着特殊的要求。我国板式换热器产品中使用的密封垫片材料有：丁腈橡胶、三元乙丙橡胶、氟橡胶、氯丁橡胶、硅橡胶及石棉纤维板。以三元乙丙橡胶用得