提高板式换热器换热效率的技术探讨

摘要：在化工、冶金、供热、医药等行业上开始使用板式换热器有着提高换热效率、控制维修成本增加经济收益等各方面优势。通过多年的设计、实际经验为基石，本文主要讨论是有关板式换热器的设计结构及使用的优缺点等有关问题，最后还提出了针对性的优化方案；另论述了板式换热器的常规设计及优化方案，还有计算流体力学设计的相应讨论，为的是获得能够有效提高其换热效率的方法。

关键词：板式换热器；换热效率；结构；传热系数

本论文探讨的技术内容主要有：管板厚度计算、折流板选型计算、换热管的分布、开孔补强的计算还有各种零件材料的选取等工程。在实际工程中，整个设计的内容不仅要严格满足国家的相关规范标准要求，同时还要满足好客户的设计需求，通过优化设备结构、维护设备运行等来提高换热效率，进而为业主提高经济效益，才能在激烈的设计市场竞争中胜出。

一、板式换热器的结构分析

板式换热器的换热原件材料主要是纯钛和不锈钢等，厚度在0.5mm～1.0mm的金属压片。板片压制的时候为了能有更好的抗变形能力、换热面积、流体湍流程度及刚度，一般会使用波纹型以及槽形模具来加工。为了达到相应的换热目的，还会将螺栓进行压紧和固定，从而使用孔形成的流体通道来对流体进行运输。调节好板片之间的组合，让板片内部可以形成均匀网流，从而有效提高传热的效率。从部件的功能方面来看，板片主要分为固定部件、支撑部件、换热部件、支撑部件、导流部件还有换热部件，这五个部分当中最为重要的是换热部件，需要从流体力学及热传学的角度来对换热部件的设计和选用进行研究。板片的设计结构有许多种，国内主要是以使用人字形波纹为主，主要分类为横向和纵向人字形波纹两种，该种结构是网状流动板型结构，流体介质在板片之间的通道流过时，因铺满的接触点而产生螺旋状流动，从而让介质的流动速度加快，同时还能减少低层流层的厚度，将对流换热的效果得到大幅度提升。经过一系列的试验之后发现，若将水作为介质，当雷诺数保持在20～200之间，同时速度达到0.2m/s～0.5m/s之间，就能有湍流状态，从而将传热系数大幅度提高。

二、板式换热器的特点

结构紧凑：与其他种类的换热器进行比较的话，板式换热器由于其板片能够紧密地排列在一起，这样占地空间和面积就能大幅度减少，举例来说，在面积相同的情况下，板式换热器的只有列管换热器的1/5。容易清洗拆装方便：由于板式换热器是夹固板同板片相互夹紧组成的，所以其拆装的难度很低，打开清洗一次工时也很少.另板面十分光滑，有很高的湍流程度，所以很难有污垢残留。使用寿命长：板式换热器使用的是耐腐蚀性很强的不锈钢以及钛合金板片，同时还能随意更换胶垫，拆装维修十分的方便。适应性强：板式换热器可以做到按照要求对流程进行增减，有着多种多样的形式。不串液，由于密封槽设置了相应的泄液液道，不会出现介质串通的现象，即使有泄漏的情况出现，泄漏的介质也会向换热器之外排出。

三、维修保养

1）要针对水质、温度以及介质的相应热性等因素对换热器进行定期的拆解检查，然后对污垢进行清理的工作。清洗的时候不能用金属刷子，为的是避免板片表面划伤以及抗腐蚀性能降低，可以让碳酸钠溶液和棕刷子进行搭配使用来清洗。可以使用短暂的反运行的方式来对管道内残存的、沉积的泥沙以及沉淀杂物进行清理，其效果也是很不错的。

2）损坏的板片应及时进行更换。如没有备用板片，在操作允许的情况下可以拆下两个相邻板片（两张板片不应是换向板片而应是带四孔的板片），夹紧尺寸应相应减少。

3）对于老化了的密封垫要及时更换。若是有板片和密封垫脱落的情况，就需要用稀料将板片密封槽内的粘接剂清除干净之后再用适量的粘接剂进行再次粘接工作。

4）在进行组装换热器的时候始终保持好板片和密封垫的清洁和整齐程度，严格遵守相应的组装形式图来展开组装工作，螺柱在做到压紧的同时还不能过紧。

5）冬季等寒冷环境之下要先将板式换热器停止工作，排掉介质之后才能进行更换。

四、设备清洗

1）当热效率不足、压降开始明显改变的时候要对板式换热器进行清洗工作。

2）可以对板片进行逐张清洗，若是结垢现象严重的话就要将板片拆解下来然后水平放置来进行刷洗工作。

3）可以使用化学清洗剂在设备的内部进行内循环清洗，还可以使用软刷来进行机械清洗，但是不能用钢刷，为的是不将板片划伤。

4）当冲洗的工作结束之后还需要用干净的布将板片擦拭干，同時不能有各种异物灰尘等各种杂质残留在板片和胶垫之间。

5）清洗的时候要保证胶垫和脱胶胶垫粘贴稳定，让其做到贴合均匀，并把多于的粘合剂擦去。

五、故障处理

1）运行的时候设备通常会出现渗漏、串液和泄漏的故障。

2）夹紧的尺寸不足，没有将垫片粘接好，有异物残存在垫片之上都会导致渗漏的故障，可以通过夹紧螺柱或者拆装设备来进行解决。

3）如果在设备工作时才出现部分渗漏的现象，就应该把压力降到零，把螺柱拧紧，每次拧紧2到3mm，若是还不能解决则就应该将胶垫进行更换。根据实际设计及运行经验，板式换热器的胶垫耐压耐温一般不超过0.4Mpa饱和蒸汽（温度152℃），超过压力和温度后，就很容易出现胶垫腐蚀渗漏现象。

4）经过长期的工作之后胶垫会出现老化的现象，这样的情况即使加紧尺寸也无法解决，只能对其进行更换操作。

5）当板片出现裂纹或者穿孔的时候就会有串液的现象，这时候就要拆解设备进行板片的检查，损坏严重的要对板片进行更换。

六、结语

现如今这个时代，换热器的设计随着计算软件和相关的技术优化也在不断的发展当中，但是由于各方面的影响因素使得换热器的设计还不能够满足用户的需求。所以相关的从业人员就应该对其加工工艺进行更加深入的研究和探讨，掌握好CFD技术来对设计的层次进行提高，对设备结构及系统运行方式等方面进行优化。

参考文献：

[1]李飞.弧形板式间接蒸发冷却器性能研究[D].中原工学院，2014.

[2]洪玉阳.某复合能源供热系统测试分析和运行策略优化[D].天津大学，2014.