板壳式换热器开发及其应用

1　前言　　板壳式换热器介于管壳式和板式换热器之间, 具有两种换热器的综合优点。国外称之为“膜式”或“薄片式”换热器, 瑞典从40 年代起开始开发该类产品。目前该产品在国外应用已经普及。
2　结构原理2.1　结构　　板壳式换热器主要由板束和壳体二部分组成。结构如图1 所示:　　板壳式换热器以板为换热面, 并配有圆筒形外壳, 板束中借助板片上有一定深度的窝状凸起, 使板片相互支撑, 提高了板片的承压能力。　　由于各连接处均采用焊接结构, 可以在高温高压下使用, 避免了可拆式板式换热器需要很长的橡胶密封圈的缺点。其板程与壳程通道中流体在人字形波纹板逆向平行流动即使在低流速下也可形成紊流大大强化了换热效果。2.2　性能(1) 传热效率:　　板壳式换热器传热系数高于管壳式换热器。由于流体流经给定的流道面积其当量直径较小, 因而能得到较高的薄膜传热效率。(2) 结构:　　单位体积内的传热面积比通常的管壳式换热器约大3.5 倍, 使传热面积相同的设备体积减小, 重量减轻, 用料减少, 从而降低了设备成本。(3) 清洗　　板壳式换热器由于改变板片形状及间距可以产生复杂的流体流动, 在板式传热面上可得到无“死区”的流动, 因而污染物附着少, 不易结垢, 板束又可拆, 设备清洗方便。板壳式换热器可广泛应用于冶金, 化工、造纸、制药和食品等行业中的液—液, 液—气, 气—气加热、冷却、蒸发和冷凝各种过程。特别是用于化肥低压变换热交换过程, 尤其受到化肥行业欢迎。
4　探讨4.1　板片材料厚度确定　　根据国内外资料推荐, 板片厚度为1～ 1.5mm 为宜。从强度观点看, 它所能承受压力远比设计压力高, 并且又有很好的冷压成形制造工艺。从设备经济性和耐用方面考虑选用1mm 304 不锈钢板为好。当然若介质无腐蚀性, 其板片亦可选用1.5～ 2mm 碳钢板制造, 使设备成本更为经济。4.2　提高壳体体积的利用率　　对给定壳体断面, 可以增加板束流道总面积以达到增加板束的传热面。4.3　简化制造工艺, 降低设备制造成本　　板壳式换热器制造关键在于板束的制造。在模具规格可能的前提下, 应尽量加长板片长度来加大换热面积, 从而减小壳体直径。4.4　提高设备使用寿命　　板壳式换热器存在一定温度和压力, 其壳体一般选用16M nR , 板束选用304 材料, 故对板程, 壳程内介质应严禁氯离子存在、避免晶间点腐蚀, 设备开、停车应遵循有关操作规程, 避免误操作而损坏板片, 延长设备使用寿命。　　实践证明, 板壳式换热器作为一种新型高效换热设备, 目前在我国应拓宽其应用领域, 进一步完善制造工艺, 并尽快形成有关规范, 更好为我国经济发展服务。