（ 2008 届）
题 目 55000 Nm3h烟气热量回收板式换热器
学 生 王玉龙
学 院 怀德学院 专业班级 装备081
校内指导教师 张锁龙 专业技术职务 （宋体 四号 粗体）
校外指导老师 （宋体 四号 粗体）专业技术职务 （宋体 四号 粗体）
二O—二年五月
55000 Nm3h烟气热量回收板式换热器摘要
板式换热器的传热性能与版面的波纹形状、尺寸及版面组合方式都有密切关系。对 于任何一种新型结构尺寸板片的传热及阻力特性， 都只有通过实验计算测定。对于无相
变传热，多数制造商都能提供关联式：对于相变传热，绝大多数的产品，尚不能提供相 关的关联式。
板式换热器是一种高效紧凑的换热设备， 它的应用几乎涉及到所有的工业领域， 而
且其类型、结构和使用范围还在不断发展•近年来，焊接型板式换热器的紧凑性，重量 轻、换热性能好、初始成本低等优越性已越来越被人们所认识，因此人们纷纷对板式换 热器内流动状态和换热机理展开研究。 随着CFD(Computatio nal Fluid Dyn amics )技术发展 日趋成熟，使对流体内部温度场、压力场以及速度场的分布研究变得可行，鉴于此，本 文应用CFD软件对人字形波纹板式换热器进行数值模拟，在此基础上又进行了实验研究 及实验数据与数值模拟的对比分析。
基于简化模型的计算结果难以准确描述换热器内完整的流体流动和换热特性。为
此，本文建立与人字形波纹板片完全相同的， 含分配区和传热区冷热双流道换热的计算
模型，用计算流体力学软件 Fluent6. 3,数值模拟4组不同名义波纹高度下流体的流 动和换热情况。分析流道内速度场和温度场发现， 进口分配区对流体流动分布和换热都 有显著影响，还将流体在流道内的流动情况详细描述。 两侧流体的压降和进出口温差的 计算值与实验值的误差小于 6%,较准确地反映了换热器内整体的流动和换热特性，可 直接用于研究板式换热器的性能，具有一定的工程实际意义。
关键词：板式换热器；热力计算；分析；数值模拟；传热性能；流道状
ABSTRACT
Plate heat excha nger heat tran sfer performa nee of corrugated board shape,size and board compositi on are closely related.A new structure for any size of plate heat tran sfer and pressure drop characteristics are determined only by experimental calculations. For the non-phase-change heat transfer,most manufacturers can provide correlation;for the phase-cha nge heat tran sfer,the vast majority of products,yet can not provide the corresp onding correlati on.
Plate heat excha nger is a ki nd of high efficie nt compact heat tran sfer equipme nt,which invo Ives the applicatio n of almost all the in dustrial fields .In rece nt years,copper braz ing plate heat excha ngerwith compact in size,light in weight,good heat tran sfer performa nce,a nd low operati ng cost adva ntageshas in creas in gly bee n recog ni zed.People also begirthe research of fluid flow and heat transfer in plate heat exchangers.With the development of CFD(Computatio nal Fluid Dyn amics)tech no logywe Call obta in the temperature,pressure and velocity vectors distribution of internal fluid.In this thesis,theauthor usescommercial CFD software to simulate chevr on corrugated plate heat excha ngers.
Simulation results based on the simplified model are difficult to predict hydrodynamics and thermal characteristics of plate heat exchanger accurately.Therefore,a model of the accurate size of actual chevron— type plate heat exchanger geometry is built in this paper.Us ing CFD software FLUENT 6.3,the pressuredrop and heat tran sfer coefficie nt for cross-corrugated plateheat exchangers atfour different inlet velocities were investigated.By an alyz ing the simulatio n results of velocity and temperature fields,the structure of distributi on area of inlet and outlet has sig nifica nt in flue nee on overall hydrod yn amics and heat tran sfer performa nceOf PHEs.The flow patter ns in two cha nn els were described in detail.The simulation results of pressure drop and temperature differenee between the inlet and outlet were compared with the exponential data,which shows a less than 6% error. From the simulation results,the hydrodynamics and thermal characteristics of chevron-type plate heat excha ngers was properly reproduced and this method is feasible alter native of physical performa nee test of PHEs,which is of some practical sig ni fica nee.
KEY WORDS: Plate heat exchangers;Heat calculate;Analysis;Numerical simulation; Fluid flow;Heat tran sfer.
摘要 I•…
ABSTRACT II
目录 III
术语表 IV.
1.设计任务书 1
2.换热器与换热器设计概述 3
2.1板式换热器的简介 3
2.1.1 板式换热器的概述 3
2.1.2国内外研究现状和发展趋势 4
2.1.3板式换热器的优点 5
2.1.4板式换热器的缺点 6
2.1.5板式换热器的基本结构 6
2.1.6 板式换热器的应用场合 7
2.2板式换热器常见故障 8
2.3原因分析及处理方法 8
2.4板式换热器综述 11
2.5性能特点 11
2.6产品选用要点 12
2.7施工、安装要点 12
2.8执行标准 13
3.板式换热器的结构设计与强度校核 14
3.1设计的工艺条件 14
3.2设计计算 14
3.3法兰的选择 19
3.4保温层的设计 21
3.5重量计算 22
3.6吊耳支座及框架强度校核 22
3.7焊接 23
3.8无损检测 24
3.9压力容器耐压试验及气密性检测 24
3.10压力试验检验报告 26
3.11工程造价 26
4.板式换热器安装、使用、维修、保养 28
5.总结 30
参考文献 31
致谢 32
术语表符号
名称
单位
A
面积
m2
b
板片宽
m
c
比热容
J/(kg.K)
D
直径
m
f
摩擦系数
F
力
N
G
重量
N
g
重力加速度
m / s2
h
高度
mm
K
总传热系数
W / (m2.K )
L
流量
3
Nm / h
V
法兰间流速
m/s
m
质量
kg
n
板片数
p
压力
Pa
Q
传热量
J/s
r
半径
m
s
板片厚
mm
T
热力学温度
K
t2
空气温度
C
t1
烟气温度
C
Dt
对数平均温差
C
v
流速
m/s
l
导热系数
W/(m.K)
n
温差修正系数
6
板间距
mm
a
正应力
MPa
T
剪应力
MPa
P
密度
3
kg / m
一、 毕业设计（论文）题目
55000 Nmi^h烟气热量回收板式换热器
二、 毕业设计（论文）依据及参数
烟气参数：工作温度为进口 250E，出口温度为？C；其中流量为55316NriTfh ;
废气参数：工作温度为进口 60 C,出口温度为174C，其中流量为55283Nm/h。
三、 毕业设计（论文）目标及内容
1、 根据给定工艺参数确定设计参数，如设计温度、设计压力、换热面积等。
2、 进行设备的结构论述、设备材料的选择与确定及尺寸的计算与设计等。
3、 完成与课题密切相关的一篇英文资料的翻译（数量按学校毕业设计指导书的 规定）。
4 、根据所学过的相关知识进行设备的工艺计算。
5、 学习相关的设计规定、标准，并依照其内容进行强度计算、设备的结构尺寸 的确定、撰写技术要求等。
6、 按现行的国家规范、标准进行施工图绘制（A0手工图1张及CADS 1张，其它
A1CADB 2-3 张）。
7、 按学校给定毕业设计指导书的要求完成毕业设计说明书（含中英文摘要） 。
8 、对本设计进行评述，最终掌握此类设备设计的整个步骤、内容和相关的要求。
四、 课题所涉及主要参考资料
1、 国家标准：GB150-1998《钢制压力容器》及 GB16409-1996《板式换热器》
2、 TSG R004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》
3、 《化工工艺设计手册》
4、 JB/T4700-2000《压力容器法兰》
5、 HG/T20592-2009《钢制管法兰、垫片、紧固件》
6、 JB/T4725-1997《钢制焊接常压容器》
7、 其它现行化工设备及压力容器用零部件手册
五、进度安排
周次
工 作 内 容
检查方式
1~2
课题介绍、查阅文献、学习标准规
网上提交翻译电子稿，按毕业设计
范、翻译外文资料、编写文献综述
规范排版
3~4
熟悉课题，初定方案
网上提交前期工作材料电子稿，按 毕业设计规范排版
5~7
设备工艺、强度计算
网上提交设计结果
8
画草图构思
指导教师现场检查
9
参观实习
网上提交实习报告
10~11
完成画草图
指导教师现场检查
12~14
画CAD装配图，零部件图
网上提交CADffl
15~16
编写设计说明书
网上提交说明书
17
完成设计、准备答辩PPT
指导教师审查
18
完成答辩并针对答辩 中出现的问题进行修改
提交答辩材料，包括：撰写规范的 毕业设计说明书电子版、纸质版
六、 毕业设计（论文）时间2012 年1 月4 日~ 2012 年6 月16 日
七、 本毕业设计（论文）必须完成的内容
1•调查研究、查阅文献和搜集资料。
2•阅读和翻译与课题内容有关的外文资料（外文翻译不能少于 2万印刷字符，约
合5000汉字）。
3•撰写文献综述，确定设计方案。
4•工艺计算；结构和强度设计计算；材料的选择；计算机程序软件等。
5•撰写毕业设计说明书。
6•绘制图纸（总装配图、部件图、零件图）。
八、 备注
本任务书一式三份，学院、教师、学生各执一份。
2.换热器与换热器设计概述2.1板式换热器的简介
1878年德国人发明了板片式换热器，现都通常称之为板式换热器，它经过了 50余
年的发展，至20世纪30年代，由薄金属板片压制的板片组装而成的板式换热器问世，并 将该换热器应用于工业中，显示出了优异的性能，从此就迅速地得到了广泛的推广应用， 成为紧凑、高效的换热设备之一，与螺旋板式和板翅式共称为紧凑式换热器（ Compact
Heat Exchange））
板式换热器是以波纹板的新型高效换热器。 国外早在20世纪20年代就作为工艺设备
引入食品工业，40-50年代初开始用于化工领域。近十年来，板式换热器发展很迅速， 现已广泛用于食品、制药、合成纤维、石油化工、动力机械、船舶、动力、供热等各行 业。目前我国的板式换热器工厂，课制造单板传热面积从 0.04tf至1.3卅，波纹形式为水 平平直波纹、人字形波纹、球形波纹、锯齿形波纹、竖直形波纹的板式换热器。
板式换热器用于处理从水到高粘度的液体，用于加热、冷却、冷凝、蒸发等过程。 它在食品工业中应用最广泛、最早，入牛奶、果汁、葡萄糖、啤酒、植物油等的加热杀 菌和冷却。在化学工业中用作冷却氨水。凝缩甲醇蒸汽。冷却合成树脂，且广泛用于制 碱、制酸、燃料工业。在钢铁和机械制造工业中，用于冷却淬火油、水和润滑油。在电 力工业中，用于冷却变压器油、冷却双水内冷发电机组的冷却水。其他如在造船、石油 钻探、造纸、制药、纺织工业，大楼供热、采暖系统中也开始广泛地采用板式换热器。
虽然板式换热器有很多优点，而其现在发展很快，但它们在结构与制造上尚存在问 题。随着科学技术的飞速发展，板式换热器正不断完善，应用也日趋广泛。
21世纪我国的能源形势是紧张的，我国和世界的能源消耗随着人口的增长和工业化 的进展将会快速增长；现在我们利用的主要一次能源（煤炭、石油、天然气和核能）之 中，除煤炭之外，其余三项已逐渐枯竭，其价格不可避免将持续增长；目前尚没有发现 能替代石油、天然气、核能的一次能源，作为有效替补的能源有太阳能和热核反应，但 前者成本费高，后者尚有许多实质的问题没有解决，尚不能达到实用阶段；为了控制地 球温室效应，化石燃料的使用受到了各国舆论的强烈反对。综上所述，在 21世纪的上半
个世纪之间，作为解决我国能源和环境问题的重要措施之一是如何有效地利用好一次能 源，其中主要研究的内容是从一次能源转移至二次能源、三次能源的高效率化；各阶段 利用技术的先进性和效率的提高；需求的平衡和能源的供给、消耗系统的改善等。上所 说内容的实质是热技术，当分析各项技术时，我们将发现，换热技术是关键工艺之一⑴o 2.1.1板式换热器的概述
板式换热器是由一系列具有一定波纹形状的金属片叠装而成， 包括传热半片、密封
垫片、压紧板、上下导杆、支柱、夹紧螺栓等主要零件。各种半片之间形成薄矩形通道， 通过半片进行热量交换。它与常规的管壳式换热器相比，在相同的流动阻力下，其传热 系数要高出很多⑵o
板式换热器的形式主要有可拆卸式和焊接式两大类，板片形式主要有人字形波纹
板、水平平直波纹板和瘤形板片三种。 板式换热器主要由框架和板片两大部分组成
2.1.2国内外研究现状和发展趋势
近些年板式换热器主要研究方向之一是创新板型以及研究板型的几何参数对换热 及流动的影响。Muley和Man glik通过实验分析了多种板式换热器的数据，得到了一系列 传热及流阻的综合关系式。Mir-Akbar Hessami通过两种板片从层流到紊流区的实验，在 不改变波纹高度和波纹距离的条件下， 比较了 60°和45。的波纹，指出对于60°波纹人
字形板片的努谢尔数和摩擦系数是45°的2倍左右。
Kwan-Soo Lee，Woo-Swung Kim等人实验研究了板式换热器板片之间镶锥形圆钉增 强扰动强化传热方法，得到镶嵌圆钉的横向距离、纵向距离、圆钉高度和锥角是影响传 热性能的主要因素，通过分析研究最后得到影响参数之间的优化方案。
限制板式换热器使用的一个重要因素是它的流动阻力较大。 对于板式换热器的阻力
特性和压力分析问题，Reinhard Wurfel，Nikolai Ostrowski进行了较细致的研究，说明了 影响板式换热器性能的主要原因之一是变负荷及波纹板几何参数的影响。 除了对板式换
热器在高雷诺数范围内传热与阻力性能的研究， 还有一些学者对板式换热器在低雷诺数
范围内传热与阻力性能进行了探索及实验。 Muley在低雷诺数状态下，对水一水和水一
蔬菜油介质板式换热器进行了阻力实验，分析了不同波纹倾角板片参数对流阻的影响。 Yasa Eslamoglu等人对空气流过水平平直波纹板进行实验，测试不同流道高度对传热与 阻力的影响，发现努谢尔数随着流道高度的增加而增大，但摩擦系数也会增加，实验表 明小间距流道传热效果好。
Rein hared Wiirful等人对波纹板式换热器蒸汽冷凝性能进行了实验研究，在完全凝 结工况下研究了不同板片结构、不同负荷及波纹倾角对换热和流阻的影响。
板式换热器中流体的分布不均匀是影响板式换热器性能的一个主要因素。 B. Prabhakara
Rao等人对板式换热器中不均匀流动做了分析研究。研究表明，在板式换热器流道中流 速相等的假设与实验情况有很大出入。他们在实验基础上考虑了非均匀流动分布因素， 建立了新的传热与流动阻力公式，其结果与实验吻合较好 ⑻。
近几年板式换热器从技术上，结构上有了更大的突破和改进，主要有：
(1)不等通道面积板式换热器
这种板式换热可使流体流量在不相同情况下操作， 以使其通过板问的流速相近或相
等，其横截面积比至少可达 2: 1。
(2)大间隙扳式换热器
含纤维和粗大颗粒的流体，在普通的板式换热器内很容易堵塞。高粘度的流体在板 间通流阻力也很大。通过加大换热板间的间隙，可以使以上问题得到顺利解决。产品通 道的间隙可达16m m,板的形状可使换热器达到高紊流性和高传热效率。
(3)双壁板式换热器
双壁板式换热器适用于两种换热器介质互混后会发生有害反应的情况， 以双板代替
了一般介干两种介质问的单板。 组装双板所形成的通道用密封胶垫密封。 双板之上穿孔 会使介质漏到板问，从而从板间中流出，以使人们发现后及时修理及更换，保证两种介 质无法互混。
(4)双板焊接(全焊接)式板式换热器
石化工业中的许多产品对橡胶材质是具有侵蚀性的， 一般不可能采用橡胶垫片的蕴
式换热焊接式板式换热器采用全焊接或双板焊接的结构，泄漏一般不易发生。
(5)石墨板式换热器
石墨板式换热器是因某些介质对稀有金属或舍金腐蚀性太强而研制出来的产品， 传
热板是由石墨和氟塑料配制的原料模压而成， 并装配上由防腐材料制成的薄平垫片。 石 墨板防腐性和传热性能良好。且热膨胀小，在高温和高压下不发生塑性变形。
(6)不粘结垫片板式换热器
此种板式换热器的密封垫片与板片的连接，不用粘结剂粘结。加垫片时直接将垫片 塞到有关结构处a这使换垫片的操作简化，全部操作可就地进行，不用将板从框架上拿 下来，因此会降低维修费用并缩短停产时间[4] o
板式换热器仍存在的问题：
(1)传热系数增大，可使传热效果增加，但通常增大 K，流动阻力也增加，这将使运
行费用增加，传热系数与压降之间的优选问题尚待解决
(2)目前，国内各厂生产的板式换热器规格尚不统一，要制定统一的标准
(3)在各工作压力下，满足强度要求的板材强度还不能准确计算，尚要进一步研究，
以节省材料消耗
(4)利用全镀覆耐蚀金属的碳钢板代替台金钢板以降低生产成本，是需要解决的问
题。目前已有这方面的研究成果，但尚未实现工业应用
(5)冷凝型板式换热器尚需开发。
(6)耐温、耐压并可长期使用的密封垫片尚需进一步开发
(7)开发适于恶劣环境的新型板式换热器。
(8)开发板式换热器的优化设计程序⑷
作为一种高效紧凑式换热器，在加热、冷却、冷凝、蒸发和热回收过程中，除了高温、 高压和特殊介质条件外，板式换热器均已替代管壳式换热器。经试验证明在板式换热器 适用范围内，绝大多数工况时，用不锈钢板式换热器比一般碳钢换热器投资低，而且可 以预见板式换热器与管壳式换热器的竞争会更加激烈。
板式换热器今后的发展趋势是：提高操作温度和操作压力，加大处理量，扩大使用 范围，研制采用新的结构材料的制造工业， 而研制新的垫片材料易提高其使用温度和使 用压力，将是其中的重点。
2.1.3板式换热器的优点
(1)结构紧凑板式换熟器所占的空间是目前各种换热器较小的一种。
(2)传热系统高由于板片组中流动的介质在较低雷诺数 (Re)时，就能形成涡流，而且
光滑的板片上不易生成污垢，因此有非常高的传热效率。
(3)热回收率高由于传热系数高，流量比特性优异，加上完全逆向流动，传热温差可 以选用得很低，因此非常适合于低位能热量的回收。
(4)适应性大可拆式和半焊式板式换热器具有无与伦比的适应性。
(5)介质不混合不泄漏板式换热器垫片系统设计优良，是保证在正常运转条件下不 漏入大气，亦不相互混合的重要因素。
(6)节省投资板式换热器由于结构紧凑、重量轻，传热效率高，单位占用面及耗费金 属低，减少了维修费用，建筑费用等[5] o
2.1.4板式换热器的缺点
(1)工件压力在2. 5Mpa以下板式换热器是靠垫片密封的，密封周边很长，而且角孔 的两道密封处的支承情况较差，垫片得不到足够的压紧力。
(2)工作温度在250E以下板式换热器的工作温度决定于密封垫片能承受的温度。用
橡胶弹性垫片时,最高工作温度在200°C以下；用压缩心棉绒垫片(Csf)时，最高工作温 度为250〜260C。由于压缩心棉绒垫片的弹性差,所以工作压力较用橡胶垫片低。
(3)不易于进行易堵塞通道的介质的换热板式换热器的板间通道很窄 ，一般为3〜
5mm,当换热介质中含有较大的固体颗粒或纤维物质时 ，就容易堵塞板间通道。对这种
换热场合，应考虑在入口装设过滤器，或采用再生冷却系统⑹。
2.1.5板式换热器的基本结构
板式换热器主要由框架和板片两大部分组成。
板片由各种材料的制成的薄板用各种不同形式的磨具压成形状各异的波纹， 并在板
片的四个角上开有角孔，用于介质的流道。板片的周边及角孔处用橡胶垫片加以密封。 框架由固定压紧板、活动压紧板、上下导杆和夹紧螺栓等构成。
板式换热器是将板片以叠加的形式装在固定压紧板、 活动压紧板中间，然后用夹紧螺栓
夹紧而成，如图1⑺。
word/media/image1.jpeg
图1.板式换热器基本结构
2.1.6板式换热器的应用场合
a.制冷：用作冷凝器和蒸发器。
b.暖通空调：配合锅炉使用的中间换热器、高层建筑中间换热器等。
c.化学工业：纯碱工业，合成氨，酒精发酵，树脂合成冷却等。
d.冶金工业：铝酸盐母液加热或冷却，炼钢工艺冷却等。
e.机械工业：各种淬火液冷却，减速器润滑油冷却等。
f.电力工业：高压变压器油冷却，发电机轴承油冷却等。
g.造纸工业：漂白工艺热回收，加热洗浆液等。
h.纺织工业：粘胶丝碱水溶液冷却，沸腾硝化纤维冷却等。
i.食品工业：果汁灭菌冷却，动植物油加热冷却等。
j.油脂工艺：皂基常压干燥，加热或冷却各种工艺用液。
k.集中供热：热电厂废热区域供暖，加热洗澡用水。
l.其他：石油、医药、船舶、海水淡化、地热利用。
板型选择：
板片型式或波纹式应根据换热场合的实际需要而定。对流量大允许压降小的情况， 应选用阻力小的板型，反之选用阻力大的板型。根据流体压力和温度的情况，确定选择 可拆卸式，还是钎焊式。确定板型时不宜选择单板面积太小的板片， 以免板片数量过多,
板间流速偏小，传热系数过低，对较大的换热器更应注意这个问题。
流程和流道的选择：
流程指板式换热器内一种介质同一流动方向的一组并联流道， 而流道指板式换热器 内，相邻两板片组成的介质流动通道。一般情况下，将若干个流道按并联或串联的费那 个是连接起来，以形成冷、热介质通道的不同组合。
流程组合形式应根据换热和流体阻力计算，在满足工艺条件要求下确定。尽量使冷、热 水流道内的对流换热系数相等或接近， 从而得到最佳的传热效果。因为在传热表面两侧 对流换热系数相等或接近时传热系数获得较大值。虽然板式换热器各板间流速不等，但 在换热和流体阻力计算时，仍以平均流速进行计算。由于“ U”形单流程的接管都固定
在压紧板上，拆装方便⑹0
压降校核：
在板式换热器的设计选型使，一般对压降有一定的要求，所以应对其进行校核
2.2板式换热器常见故障
外漏：
主要表现为渗漏（量不大，水滴不连续）和泄漏（量较大，水滴连续）。外漏出现的主 要部位为板片与板片之间的密封处、板片二道密封泄漏槽部位以及端部板片与压紧板内 侧。
串液：
主要特征为压力较高一侧的介质串入压力较低一侧的介质中， 系统中会出现压力和
温度的异常。如果介质具有腐蚀性，还可能导致管路中其它设备的腐蚀。串液通常发生 在导流区域或者二道密封区域处。
压降大：
介质进、出口压降超过设计要求，甚至高出设计值许多倍，严重影响系统对流量和 温度的要求。在供暖系统中，若热侧压降过大，则一次侧流量将严重不足，即热源不够, 导致二次侧出温度不能满足要求。
供热温度不能满足要求：
主要特征是出口温度偏低，达不到设计要求[9] 0
2.3原因分析及处理方法
外漏：
a产生原因
1夹紧尺寸不到位、各处尺寸不均匀（各处尺寸偏差不应大于3 mm）或夹紧螺栓松动。
2部分密圭寸垫脱离密圭寸槽，密圭寸垫主密圭寸面有脏物，密圭寸垫损坏或垫片老化。
3板片发生变形，组装错位引起跑垫。
4在板片密封槽部位或二道密封区域有裂纹。实例：北京、青海和新疆等地的多个热力
站均采用饱和蒸汽作为一次侧热源供暖， 由于蒸汽温度较高，在设备运行初期系统不稳 定的情况下，橡胶密圭寸垫在高温下失效，引起蒸汽外漏。
b处理方法
1在无压状态，按制造厂提供的夹紧尺寸重新夹紧设备，尺寸应均匀一致，压紧尺寸
的偏差应不大于土 0. 2N （mm）（N。为板片总数），两压紧板间的平行度应保持在 2 mm以 内。
2在外漏部位上做好标记，然后换热器解体逐一排查解决，重新装配或更换垫片和板 片。
3将开换热器解体，对板片变形部位进行修理或者更换板片。在没有板片备件时可将 变形部位板片暂时拆除后重新组装使用。
4重新组装拆开的板片时，应清洁板面，防止污物粘附着于垫片密封面。
串液：
a产生原因
1由于板材选择不当导致板片腐蚀产生裂纹或穿孔。
2操作条件不符合设计要求。
3板片冷冲压成型后的残余应力和装配中夹紧尺寸过小造成应力腐蚀。
4板片泄漏槽处有轻微渗漏，造成介质中有害物质 （如C1）浓缩腐蚀板片，形成串液。
实例：某铝业有限公司硫酸系统中1台板片材料为254 SMo的BR03板式换热器，在运 行5个月后出现冷却水侧碳钢接管腐蚀泄漏， 酸液泄漏到了冷却水侧。检查发现板片酸 液进口处和导流区域有严重的腐蚀及开裂现象。现场分析发现，系统运行温度、流量和 浓度等工艺参数均超出设计条件， 使用温度远超出材料的适用范围。 采用饱和蒸汽作为 一次侧热源的板式换热器在运行过程中容易发生板片腐蚀，导致产品串液。这是 由于
蒸汽温度较高，设备运行中很容易造成橡胶密圭寸垫在高温下失效， 引起蒸汽外漏并在二
道密封区域急速冷凝。随着外漏的不断进行，冷凝残液越聚越多，局部形成cl质量浓度 较高区域，达到破坏板片表面钝化层的腐蚀条件。同时，由于此区域板片冷冲压形成的 内部应力较大，在表面钝化层被破坏的情况下，内部应力作用导致应力腐蚀的发生。
b处理方法
1更换有裂纹或穿孔板片，在现场用透光法查找板片裂纹。
2调整运行参数，使其达到设计条件。
3换热器维修组装时夹紧尺寸应符合要求，并不是越小越好。
4板片材料合理匹配。
压降过大：
a产生原因
1运行系统管路未进行正常吹洗，特别是新安装系统管路中许多脏物 （如焊渣等）进入板
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式换热器的内部，由于板式换热器流道截面积较窄， 换热器内的沉淀物和悬浮物聚集在
角孔处和导流区内，导致该处的流道面积大为减小，造成压力主要损失在此部位。
2板式换热器首次选型时面积偏小，造成板间流速过高而压降偏大。
3板式换热器运行一段时间后，因板片表面结垢引起压降过大。实例： 2000年我厂为
提新疆用户提供了 BR10型板式换热器，用于水一水换热的集中供热系统，一次供水设
计温度为130° C。在换热器设计选型时，传热导数偏高，接近 5500w/(rn2 K)，而实际 应在3500w/(rn2 K)。同时，设计单位在水泵选型时流量余量又偏大，造成换热器二次 侧介质板间流速超过1m/s,实际运行压降在0.2〜0.3MPa,使得二次网水力平衡严重失 调。
b处理方法
1清除换热器流道中的脏物或板片结垢，对于新运行的系统，根据实际情况每周清洗 一次。清洗板片表面水垢(主要指CaCO3。)时，选用含0.3氨基磺酸溶液或含0.3乌洛 托平、0.2苯胺、0.1硫氰酸钾的0.8硝酸溶液作为清洗液，清洗温度 40〜60C。不拆卸 设备化学浸泡清洗时，要打开换热器冷介质进、出口，或安装设备时在介质进、出口接
管上安装DN25清洗口，将配好的清洗液注入设备中，浸泡后用清水清洗干净残留酸液， 使pH>7。拆开清洗时，将板片在清洗液中浸泡 30min,然后用软刷轻刷结垢，最后用 清水清洗干净。清洗过程中应避免损伤板片与橡胶垫。若采用不拆卸机械反冲洗方法， 应事先在介质进、出口管路上接一管口，将设备与机械清洗车连接，把清洗液按介质流 动的反方向注入设备，循环清洗时间 1O〜15min,介质流速控制在0.05〜0.15 m/s。最
后再用清水循环几遍，使清水中 Cl质量浓度控制在25 mg/l以下。
2二次循环水最好采用经过软化处理后的软水，一般要求水中悬浮物质量浓度不大于 5mg/L、杂质直径不大于 3mm、pH > 7。当水温不大于 95°C时，Ca、Mg浓度应不大于 2 mmol/L;当水温大于95C时，Ca、Mg浓度应不大于0.3 mmol/L、溶解氧质量浓度应 不大于0.1mg/L。
3对于集中供热系统，可以采用一次向二次补水的方法。
供热温度不能满足要求：
a产生原因
1一次侧介质流量不足，导致热侧温差大，压降小。
2冷侧温度低，并且冷、热末端温度低。
3并联运行的多台板式换热器流量分配不均。④换热器内部结垢严重。
b处理方法
1增加热源的流量或加大热源介质管路直径。
2平衡并联运行的多台板式换热器的流量。
3拆开板式换热器清洗板片表面结垢［10］。
2.4板式换热器综述
主要控制参数： 板式换热器的主要控制参数单板换热面积、总换热面积、热水产量、换热量、传热系数 K、设计压力、工作压力、热媒参数等［11］。
2.5性能特点
(1)传热系数高传热系数 K值在3000~8000W/(m22 K)范围，高于其它换热器型 式, 由于不同的波纹板相互倒置，构成复杂的流道，使流体在波纹板间流道内呈旋转 三维流动，能 在较低的雷诺数(一般 Re=50~200)下产生紊流，所以传热系数高，
一般认为是管 壳式的3~5倍。
(2) 对数平均温差大，末端温差小在管壳式换热器 中，两种流体分别在管程和壳 程内流动，总体上是错流流动，对数平均温差修正系数小，而板式换热器多是并 流或逆流流动方式，其修正系数也通常在0.95左右，此外，冷、热流体在板式换 热器内的流动平行于换热面、无旁流，因此使得板式换热器的末端温差小，对水 换热可低于「C,而管壳式换热器一般为5C .
(3) 占地面积 小板式换热器结构紧凑 ，单位体积内的换热面积 为管壳式的2~5倍, 也不像管壳式那样要预留抽出管束的检修场所，因此实现同样的换热量，板式换 热器占地面积约为管壳式换热器的1/5~1/8。
(4) 容易改变换热面积或流程组合，只要增加或减 少几张板，即可达到增加或减
少换热面积的 目的；改变板片 排列或更换几张板片，即可达到所要求的流程组 合, 适应新的换热工况，而管壳式换热器的传热面 积几乎不可能增加。
(5)重量轻板式换热器的板片厚度仅为0.4~0.8mm，而管壳式换热器的换热管的 厚度为2.0~2.5mm，管壳式的壳体比板式换热 器的框架重得多，板式换热器一般只
word/media/image2.gif有管壳式重量 的1/5左右。
word/media/image3.gif
word/media/image4.gif产，管壳式换热器一般采用手工制作
word/media/image5.gif行机械清洗，这对需要经常清洗设备的换热过 程十分方便。
(9)热损失小板式换热器只有传热板的外壳 忽略不计，也不需要保温措施。而管壳式换热
(10)容量较 小是管壳式换热器的10%~20%
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