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板式换热器设计及故障分析 - 2010-03-19 18:32:56 来源：热泵热水器技术网 浏览：583次 板式换热器是一种结构紧凑、性能高效的换热器。与有同样换热能力的管壳式换热器相比，板式换热器的占地面积只相当于管壳式换热器的25%左右。板式换热器传热效率高，能使两种热交换流体在较低的流速下增强扰动，强化传热，传热系数k值比管壳式换热器提高了3一5倍。板式换热器组装灵活，只要增减板片数量或改变板片组装流程即可满足板式换热器在生产上改变工艺条件和产量的要求。同时热损失小，不需要保温层，质量轻，检维修方便，广泛应用于化工装置中。 一、板式换热器的主要零部件设计 板式换热器主要由固定压紧板、活动压紧板、 板片、垫片、上下导杆、夹紧螺栓、支柱等零部件组 成(见图1)。板片以垫片密封后悬挂在固定压紧板与活动压紧板之间，通过夹紧螺栓紧固板片。板片被夹紧后，由于垫片的密封及隔离，通过板片的通道孔，两种不同的介质便可以在两个交替排列 的流道内逆向流动，互相交换热量。 1.1板片 板片是板式换热器的核心，不同形式的波纹板片换热效率、流体阻力、承压能力也不同。目前使用最普遍的是人字形波纹板片(见图2)和水平平直波纹板片，某乙烯厂乙二醇装置使用的板片 主要有M形和田字纹波纹板片(见图3)。 人字形波纹板片由于其板间流道截面变化十 分复杂，容易发生湍流;该板片的特点是换热效率 高，流体阻力大，承压能力高。研究发现人字角大 小对换热效率和流体阻力有明显的影响，人字角 大，换热效率高，流体阻力大，是具有高a值(热力 学长度)的板片;人字角小，换热效率和流体阻力 都低，是具有低O值的板片。乙二醇装置使用的M形和田字纹波纹板片则具有较高的换热效率和较 低的流体阻力。另外，具有高0值的板片和具有低0值的板片，可以根据工况不同交替安装组合在 一起，构成满足工况需要的板式换热器。 板片的定位一般是以5点金属与导杆接触而确定。上导杆的3点，可以防止板片上下移动;下导杆的2点，板片也不会左右移动。用5点定位，板片组可以在导杆上很容易的前后滑动，能使垫片密封准确，不会发生板片错位现象。 1.2垫片 垫片固定在板片的边缘和洞孔附近的垫片槽内，使热交换的液体在各自的通道内流动。垫片用与其接触的两侧金属支撑。为防止液体在结构挡板和热交换板片之间流动，用固定压紧板密封住不能起热传递作用的带有4个0型环的板片。位于末端的盲孔板防止液体和活动压紧板接触(这是相对单流程而言)，洞孔附近的双重垫片可防止系统内液体的混合，双重垫片之间有通向外界的泄压槽，万一发生渗漏可以排到外界(见图4)。因此，双重垫片的设计，使板式换热器首先发生外漏后才有可能发生内漏。 板式换热器最薄弱的环节就是垫片，垫片不 要密封介质不向环境中泄漏，而且还要防止冷介质之间的互混。选择耐温、耐腐蚀材料垫片是决问题的关键。材质为丁睛橡胶的垫片一般适于120℃以下工况。包覆垫片以一般橡胶或金块作为芯体，外包聚四氟乙烯或经氟化处理的成材料等，可以用于腐蚀性很强的介质或提高温度极限。 二、使用不当造成板式换热器失效 2.1板式换热器的初次投用 板式换热器在初次投用时，为避免瞬间压力 波动过大造成板式换热器泄漏，须同时稍开冷热 介质进水阀门，排尽换热器内气体后缓慢升压直至全开进口阀门，然后再缓慢同时稍开冷热介质 出水阀门。盲目地开关进出水阀门或者其他原因 造成的介质压力波动，都有可能造成板式换热器 的泄漏。 2.2板式换热器的过滤器清洗 为了减少板式换热器的检维修清洗次数，一 般在冷热介质的进口管线上设有粗过滤器，防止 3一5mm的颗粒杂物阻塞板片通道。当过滤器的前后压差较大时，可以拆开过滤器清洗。过于频繁地 清洗过滤器也会造成板式换热器因板片通道堵塞而失效。 三、板式换热器其他失效原因分析 除了板式换热器由于使用不当造成换热器失 效外，还有以下原因会使换热器失效。 3.1垫片密封失效 如果在正常情况下板式换热器突然发生泄 漏，很可能是由于以下原因造成的:(l)板式换热器受到物料压力波动或工作温度过高;(2)垫片长 期使用产生裂纹、老化;(3)板片产生永久变形，无法固定垫片。 垫片密封失效后，需将板式换热器取出检修， 取下或更换偶数个相邻的故障板片。如果不将走 冷热介质的板片同时取下，会造成冷热介质互混。 3.2板式换热器堵塞 板式换热器的通道间隙较小(3一6mm)，直径大于2一3mm的颗粒杂物容易阻塞板片通道，堵塞是板式换热器经常遇到的现象。当在板式换热器表面或通道存在低导热率材料时，即产