板壳式换热器的特点及其应用.pdf

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1、第11期一47一板壳式换热器的特点及其应用王远利(北京沃利帕森工程技术有限公司上海分公司，上海200001)[摘要]板壳式换热器(PSHE)主要由板片组和壳体组成，吸取了管壳式换热器和板式换热器的优点，换热效率高、结构紧凑、污垢系数小、密封性能好，可以用于高温、高压的工况。其结构还可做成可拆式，便于清洗维护，壳程和板程可以设计为多程，其使用范围非常广泛。[关键词]板壳式换热器；板片组；换热效率；结构；应用众所周知，管壳式换热器的应用范刚非常广泛，因其包含各种结构形式，能满足各种工况的使用，但存在重量／体积比较大，容易结垢，换热效率

2、低等缺点。另外一种特殊换热器一板式换热器(包括垫片式、半焊式，简写为PHE)，虽然其换热效率高，但因板片之间有橡胶垫片，使其使用工况受到一定限制，不能用于温度较高的工况(不大于180℃)，且不能用于压力较高的工况(不大于2．5MPa)。这主要是由于结构的原因，压紧板刚度不够以及橡胶老化导致介质泄漏。虽然全焊式板式换热器的板片之间采用焊接，去除了垫片，在使用温度及压力上有了很大提高，但还是因结构的原因，在很大程度上限制了其使用范围。板壳式换热器克服了以上结构的缺点，能够满足更苛刻工况的要求。1板壳式换热器的特点及结构组成1．1特点。

3、板壳式换热器(简写为PSHE)主要由板片组和壳体组成，兼取了管壳式换热器和板式换热器的优点，不但换热效率高、结构紧凑、污垢系数小、密封性能好，而且能够使用于高温、高压的工况。其结构还可以做成可拆式，方便清洗维护，而且壳程和板程可以设计为多程，因此其使用范围非常广泛。图l板壳式换热器详细结构组成图例1．2结构。板片组与壳程平封头以及板程接管法兰连接在一起，平封头再与壳程法兰通过螺柱螺母及垫片组成可拆式结构(见图1)，或者与壳体直接焊接组成不可拆式结构。如果壳程流体污垢系数比较大，就可以采用可拆式结构(设计时也可考虑增加板片间间隙方便

4、清洗)，检修时板束部件可以非常方便地从壳体中抽出，经过清洗后再组装起来(详细结构简图如图1)。在板片组外侧设置导流板，不但可以防止壳程流体短路，加强换热效果，还起到支撑板片组的作用。1．3焊接。板片组通常由一定数量的板片通过等离子氩弧焊或激光焊焊接组成。这就极大地保证了焊接质量以及焊缝强度，使其使用温度及压力得到很大提高。相比较于氩弧焊，激光焊有焊作者简介：王远利(1979一)，男，山东平邑人，本科学历，工程师。现任北京沃利帕森工程技术有限公司上海分公司静设备工程师，从事压力容器非标设备设计、工程设计及管理工作。一钻．-技术交流l

5、身篙瓣接速度快、焊接质量高、焊接融合面积大、热量输入小、热影响区小、材料结构变化小、金属熔池小(可以有效防止金属固化时气孔的产生)等优点。同时由于壳体和板片可以选用不同的材料来满足设计的需求。基于以上板片组特点，据不完全统计，板壳式换热器可以用于最高压力约15MPa，最高温度约900℃。1．4板片。板片材料可根据不同工艺要求选择不同材料，一般材料为304、304L、316、316L，特殊材料如钛、镍、哈氏合金、904L等。不同厂家的板片型式不同，传热效果也有所差别。板片的厚度根据压力及工艺要求通过计算可以选择不同厚度。板片间流体可

6、以采用逆流、并流、交叉流，能够增强传热效果，满足工艺换热要求。1．5板程。板壳程可以是单程的，也可以是多程的，通过在板片间及板片与壳体间增加隔板分成所需要的程数，满足工艺不同换热要求。相关示例如图2～图4。n1rIL卜一I■I_I

7、『-r●●■-’一』七图2板壳程均为单程板程两侧均有进出口图3壳程为单程板程为多程图4壳程为多程板程为多程2板壳式换热器的应用实例在某项目中，初始设计采用一般管壳式换热器(见图5)，后经设计优化，决定采用板壳式换热器(见图6)代替。在维持设计及操作等工艺参数不变的情况下，设备的具体参数比较见表1。表1设

8、备具体参数比较、＼夕h形尺寸(DN×L)重量(kg)换热面积(m2)换热量(kW)压降(kPa)污垢系数(104mZK／W)管壳式换热器DN400×2362750131250(管程)／1．2(壳程)2板壳式换热器DN385×6802756126(板程)／1．2(壳程)O．5图5管壳式换热器第11期王远利板壳式换热器的特点及其应用．49一图6板壳式换热器3结论从以上分析及工程实例可知，相较于管壳式换热器，板壳式换热器具有传热效率高、占用空间小、重量轻、耗材少、安装清洗方便等特点，可用于化工、医药、制冷、炼油、电力、环保、冶金、食品等

9、领域。但由于制造过程中焊接量大、焊接工艺要求高等原因，在国内项目中应用并不广泛。设计部门在项目设计中可以根据工程的实际情况考虑选用此种换热器，以达到节约成本、节约工程投资的目的。◆参考文献【l】GBl50．1-150．4-2011，压力容器[S]．