板式換熱器VS殼管式換熱器

?經(jīng)常會有人問到這個(gè)問題，本期就一起分享、探討一下板式換熱器和殼管式換熱器的區(qū)別。

換熱器如何分類？

?按傳熱方式可分為：間壁式換熱器、蓄熱式換熱器、流體連接間接式換熱器、直接接觸式換熱器、復(fù)式換熱器。

?按用途可分為：加熱器、預(yù)熱器、過熱器、蒸發(fā)器。

?按結(jié)構(gòu)可分為：浮頭式換熱器、固定管板式換熱器、U形管板換熱器、板式換熱器等。

殼管式與板式換熱器不同點(diǎn)之一：結(jié)構(gòu)

1、殼管式換熱器結(jié)構(gòu)：

?管殼式換熱器由殼體、傳熱管束、管板、折流板（擋板）和管箱等部件組成。殼體多為圓柱形，內(nèi)有管束，管束兩端固定在管板上。傳熱有兩種熱流體和冷流體，一種是管內(nèi)流體，稱為管側(cè)流體；另一種是管外流體，稱為殼側(cè)流體。

為了提高管外流體的傳熱系數(shù)，通常在管殼內(nèi)設(shè)置若干擋板。擋板可以提高殼程內(nèi)流體的速度，使流體按規(guī)定的距離多次穿過管束，提高流體的湍流度。

換熱管可在管板上等邊三角形或方形布置。等邊三角形布置緊湊，管外流體湍流程度高，傳熱系數(shù)大。方形布置便于清潔管外，適用于易結(jié)垢的流體。

2、板式換熱器結(jié)構(gòu)：

?可拆卸板式換熱器是由許多沖壓有波紋薄板按一定間隔，四周通過墊片密封，并用框架和壓縮螺釘重疊而成。板和墊片的四個(gè)角孔構(gòu)成了流體分配器和集液管。同時(shí)，冷流體和熱流體被合理地分離，以便它們在每個(gè)板的兩側(cè)被分離。在通道中流動，通過板進(jìn)行熱交換。

殼管式與板式換熱器不同點(diǎn)之一：分類

1、殼管式換熱器分類：

（1）固定管板換熱器管板與管殼兩端管束為一體，結(jié)構(gòu)簡單，但僅適用于冷、熱流體溫差不大，殼程無需機(jī)械清洗時(shí)的換熱操作。當(dāng)溫差稍大，殼側(cè)壓力不太高時(shí)，可在殼上安裝彈性補(bǔ)償環(huán)，以減小熱應(yīng)力。

（2）浮頭換熱器管束一端的管板可以自由浮動，完全消除了熱應(yīng)力，整個(gè)管束可以從殼體中拉出，便于機(jī)械清洗和維護(hù)。浮頭換熱器應(yīng)用廣泛，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高。

（3）U形管換熱器的每根管子彎成U形，兩端固定在上下兩區(qū)的同一管板上。在管箱隔板的幫助下，分為進(jìn)、出口兩室。換熱器完全消除了熱應(yīng)力，其結(jié)構(gòu)比浮頭式結(jié)構(gòu)簡單，但管程不易清洗。

（4）渦流熱膜換熱器采用最新的渦流熱膜換熱技術(shù)，通過改變流體運(yùn)動狀態(tài)來提高換熱效果。當(dāng)介質(zhì)通過渦流管的表面時(shí)，它會對渦流管的表面產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖刷，從而提高傳熱效率，最高可達(dá)10000 W/m2。同時(shí)，該結(jié)構(gòu)具有耐腐蝕、耐高溫、耐高壓、防垢等功能。

2、板式換熱器分類：

（1）按單位空間換熱面積大小，板式換熱器屬于緊湊型換熱器，主要與管殼式換熱器比較。傳統(tǒng)的管殼式換熱器占地面積較大。

（2）根據(jù)工藝的使用，有不同的名稱：板式加熱器、板式冷卻器、板式冷凝器、板式預(yù)熱器。

（3）按工藝組合可分為單向板式換熱器和多向板式換熱器。

（4）根據(jù)兩種介質(zhì)的流向，可分為平行板換熱器、逆流板換熱器和橫流板換熱器。后兩種更常用。

（5）根據(jù)轉(zhuǎn)輪的間隙大小，可分為常規(guī)的間隙板式換熱器和寬間隙板式換熱器。

（6）根據(jù)波紋磨損情況，板式換熱器有更詳細(xì)的區(qū)別，不再重復(fù)，請參考：板式換熱器的波紋形式。

（7）根據(jù)是否是一套完整的產(chǎn)品，可分為單板式換熱器和板式換熱器單元。

殼管式與板式換熱器不同點(diǎn)之一：特點(diǎn)

1、殼管式換熱器特點(diǎn)：

（1）高效節(jié)能，該換熱器傳熱系數(shù)為6000-8000W/(m2·k)。

（2）全不銹鋼生產(chǎn)，使用壽命長，可達(dá)20年。

（3）將層流改為湍流，提高了傳熱效率，降低了熱阻。

（4）傳熱快，耐高溫（400攝氏度），耐高壓（2.5兆帕）。

（5）結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，重量輕，安裝方便，節(jié)省土建投資。

（6）設(shè)計(jì)靈活，規(guī)格齊全，實(shí)用性強(qiáng)，節(jié)約資金。

（7）它具有廣泛的應(yīng)用條件，適用于各種介質(zhì)的壓力、溫度范圍和熱交換。

（8）維護(hù)成本低，操作簡單，清洗周期長，清洗方便。

（9）采用納米熱膜技術(shù)，可顯著提高傳熱系數(shù)。

（10）廣泛應(yīng)用于熱電、工礦、石油化工、城市集中供熱、食品醫(yī)藥、能源電子、機(jī)械輕工業(yè)等領(lǐng)域。

（11）在傳熱管外表面軋制有散熱片的銅管，導(dǎo)熱系數(shù)高，傳熱面積大。

（12）導(dǎo)板引導(dǎo)殼程流體在熱交換器中的斷線中連續(xù)流動。導(dǎo)板之間的距離可以根據(jù)最佳流量進(jìn)行調(diào)整。結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，能滿足大流量甚至超大流量、高脈動頻率的殼程流體的傳熱。

（13）殼程流體為油時(shí)，適用于低粘度、清潔的導(dǎo)熱油。

2、板式換熱器特點(diǎn)：

（1）傳熱系數(shù)高

由于不同的波紋板是反向的，形成復(fù)雜的通道，使波紋板之間的流體在三維旋轉(zhuǎn)流中流動，在較低雷諾數(shù)（一般Re=50-200）下可產(chǎn)生湍流，因此傳熱系數(shù)較高，一般考慮紅色為管殼式的3-5倍。

（2）對數(shù)平均溫差大，末端溫差小

在管殼式換熱器中，管程和管程分別有兩種流體流動。一般來說，它們是橫流的，且對數(shù)平均溫差修正系數(shù)很小。大多數(shù)板式換熱器都是平行或逆流流動，修正系數(shù)一般在0.95左右。此外，板式換熱器中的冷熱流體流動與換熱器中的冷熱流體流動是平行的。

熱表面和無旁路使板式換熱器端部溫差小，對水的傳熱可小于1℃，而管殼式換熱器一般為5℃。

（3）占地面積小

板式換熱器結(jié)構(gòu)緊湊，單位體積傳熱面積是管殼式換熱器的2-5倍。與管殼式換熱器不同的是，它不需要為管束的抽取預(yù)留維修位置。因此，為了達(dá)到相同的傳熱能力，板式換熱器占地面積約為管殼式換熱器的1/5-1/8。

（4）容易改變換熱面積或流程組合

只要增加或減少幾個(gè)板，就可以達(dá)到增加或減少傳熱面積的目的。通過改變板型布置或更換多個(gè)板型，可以實(shí)現(xiàn)所需的工藝組合，使管殼式換熱器的換熱面積適應(yīng)新的換熱條件。增加管殼式換熱器的換熱面積幾乎是不可能的。

（5）重量輕

?板式換熱器的板厚僅為0.4-0.8 mm，殼管式換熱器的管厚為2.0-2.5 mm。管殼式換熱器比板式換熱器框架重得多。板式換熱器一般只占管殼重量的1/5左右。

（6）價(jià)格低

?板式換熱器材料相同，換熱面積相同，價(jià)格比管殼式換熱器低40%~60%。

（7）制作方便

?板式換熱器的傳熱板經(jīng)過沖壓加工，具有很高的標(biāo)準(zhǔn)化程度，可大批量生產(chǎn)。管殼式換熱器通常是手工制造的。

（8）容易清洗

?框架板式換熱器只要松開壓力螺栓，就可以松開板式換熱器管束，拆下板式換熱器進(jìn)行機(jī)械清洗。這對于需要經(jīng)常清洗的設(shè)備的換熱過程非常方便。

（9）熱損失小

?在板式換熱器中，只有換熱板的殼板暴露在大氣中，熱損失可以忽略不計(jì)，不需要采取保溫措施。

板式換熱器與殼管式換熱器比較，有以下14個(gè)優(yōu)勢：

(1) 傳熱系數(shù)。由于不同的波紋板相互倒置，構(gòu)成復(fù)雜流道，使流體在波紋板間流道內(nèi)呈旋轉(zhuǎn)三維流動，能在較低的雷諾效(一般Re=50～200)下產(chǎn)生紊流，所以板式換熱器傳熱系數(shù)高，一般認(rèn)為是殼管式的3～5倍。

(2) 對數(shù)平均溫差大，末端溫差小。在殼管式換熱器中，兩種流體分別在殼程和管程內(nèi)流動，總體上是錯(cuò)流流動，對數(shù)平均溫差修正系數(shù)小而板式換熱器多是并流或逆流流動方式，其修正系數(shù)通常在0.95左右。

此外，冷、熱液體在板式換熱器內(nèi)的流動平行于換熱面．無旁流，因此使得板式換熱器的末端溫差小，對水一水換熱可低于1℃，而殼管式換熱器一般為5℃。

(3) 占地面積。板式換熱器結(jié)構(gòu)緊湊，單位體積內(nèi)的換熱面積為殼管式的2—5倍，也不象殼管式那樣要預(yù)留抽出管柬的檢修場地，因此實(shí)現(xiàn)同樣的換熱量，扳式換熱器占地面積約為殼管式換熱器的1/5—1/10。 (4)改變換熱面積或流程組合。只要增加或減少幾張板片，即可達(dá)到增加或減少換熱面積的目的；改變板片排列或更換幾張板片，即可達(dá)到所要求的流程組合，適應(yīng)新的換熱工況，而殼管式換熱器的傳熱面積幾乎不可能增減。

(5) 重量。板式換熱器的板片厚度僅為0.4～0.8mm，殼管式換熱器的換熱管厚度為2.0--2.5mm，殼管式的殼體比扳式換熱器的框架重得多，板式換熱器一般只有殼管式重量的1/5左右。

?(6) 價(jià)格。采用相同材料，在相同換熱面積下．板式換熱器價(jià)格比殼管式約低40％ ～60％。

?(7) 制作方便。板式換熱器的傳熱板是采用沖壓加工，標(biāo)準(zhǔn)化程度高，并可大批生產(chǎn)，殼管式換熱器一般采用手工制作。

(8) 清洗?？蚣苁桨迨綋Q熱器只要松動壓緊螺掛，即可板開板柬，卸下板片進(jìn)行機(jī)械清洗，在需要經(jīng)常清洗設(shè)備的場合使用十分方便。

?(9) 熱損失。板式換熱器只有傳熱板的外殼板暴露在大氣中，因此散熱損失可以忽略不計(jì)，不需要保溫措施。而殼管式換熱器熱損失大，則必須保溫。

?(10) 容量。板式換熱器是殼管式換熱器的10％ ～20％。?

(11) 單位長度的壓力損失。由于傳熱面之間的間隙較小，傳熱面上有凹凸，因此比傳統(tǒng)的光滑管的壓力損失大。

(12) 結(jié)垢。由于內(nèi)部水流湍急，不易結(jié)垢，板式換熱器結(jié)垢系數(shù)僅為管式換熱器的1/3～1/10。

(13) 工作壓力。板式換熱器采用密封墊密封，工作壓力一般不宜超過2.5MPa，介質(zhì)溫度應(yīng)低于250~C以下，否則有可能泄漏。

(14) 堵塞。由于板片間通道很窄，一般只有2—5mm，當(dāng)換熱介質(zhì)含有較大顆?；蚶w維物質(zhì)時(shí)，容易堵塞。

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