板换常见知识.docx

换热器是合理利用与节约能源、开发新能源的关键设备据统计，在现代石油化工企 业中，换热器投资占30% ~40%在制冷机中，蒸发器和冷凝器的重量占机组重量的30% ~40%，动力消耗占总动力消耗的20% ~30%可见换热器对企业投资、金属耗量以及动力 消耗有着重要的影响由于在生产中存在的热交换千变万化，因此所需的换热器必然各式各 样，但从承受高温、高压、超低温及耐腐蚀能力上看，管壳式换热器的数量和使用场所在 20 世纪 80、90 年代仍居主要地位随着全焊、钎焊、板壳式等新型结构板式换热器的发展， 以及新技术、新工艺、新材料在板式换热器中的应用，板式换热器在进一步发展自身的传系 数高、对数平均温差大、占地面积小、重量轻、价格低、末端温差小和污垢系数低等优越性 之外，还将它的承压能力从2.5MPa提高到8.0MPa,耐温能力从150°C提高到了 1000°C,为 其在许多应用领域取代管壳式换热器创造了条件板式换热器的特点：1. 对数平均温差大2. 占地面积小，结构紧凑，清洗方便3. 重量轻，板片的厚度一般在 0.4－0.7mm4. 传热系数高，板片的波纹能使流体在较小的流速下产生湍流5. 可改变换热面积或流程组合，增加或减少板片数量即可达到所需的换热面积，改变 板片的排港列，可适用于不同的换热器。

6. 价格低板式换热器的工作原理板式换热器是由许多波纹形的传热板片，按一定的间隔，通过橡胶垫片压紧组成的可拆卸 的换热设备板片组装时，两组交替排列，板与板之间用粘结剂把橡胶密封板条固定好，其 作用是防止流体泄漏并使两板之间形成狭窄的网形流道，换热板片压成各种波纹形，以增加 换热板片面积和刚性，并能使流体在低流速成下形成湍流，以达到强化传热的效果板上的 四个角孔，形成了流体的分配管和泄集管，两种换热介质分别流入各自流道，形成逆流或并 流通过每个板片进行热量的交换其特点：（1）体积小，占地面积少；（2）传热效率高；（3）组装灵活；（4）金属消 耗量低；（5）热损失小；（6）拆卸、清洗、检修方便；（7）板式换热器缺点是密封周边 较长，容易泄漏，不能承受高压板式换热器有哪几部分组成？有什么作用？板式换热器主要由传热板片、密封垫片、两端压板、夹紧螺栓、支架等组成 各部件作用如下：一、传热板片传热板片是换热器主要起换热作用的元件，一般波纹做成人字形，按照流体介质的不同， 传热板片的材质也不一样，大多采用不锈钢和钛材制作而成二、 密封垫片板式换热器的密封垫片主要是在换热板片之间起密封作用材质有：丁腈橡胶，三元乙 丙橡胶，氟橡胶等，根据不同介质采用不同橡胶。

三、 两端压板两端压板主要是夹紧压住所有的传热板片，保证流体介质不泄漏四、 夹紧螺栓夹紧螺栓主要是起紧固两端压板的作用夹紧螺栓一般是双头螺纹，预紧螺栓时，使固 定板片的力矩均匀五、 挂架主要是支承换热板片，使其拆卸、清洗、组装等方便造成板换泄漏的主要原因1）换热板片腐蚀穿透；（2）换热板片有裂纹；（3）夹紧螺栓紧固不均匀；（4）换热板片变形太大；（5）密封垫片断裂或老化；（6）密封垫片厚度不均；（7）密封垫片压偏板换腐蚀失效类型① 点蚀：由“闭塞电池腐蚀”（Ocluded Cell Corrosion）作用引起的一种局部腐蚀一使局部金属表面的钝化膜破坏,形成尺寸小于 1mm 的穿孔或蚀坑例如,在不锈钢板片表面生 锈或积垢（碳化物、二氧化硅垢层）处,因导热不良、介质的 pH 值减小产生的腐蚀；② 缝隙腐蚀：由“闭塞电池腐蚀”作用引起的一种呈斑点状或溃疡形的局部腐蚀同点蚀 的主要区别是腐蚀产生在金属零件的缝隙处,由于滞留介质的电化学不均匀性而导致的例 如, 密封垫片槽底或板片封闭流道的角孔垫片外侧处产生的腐蚀；③ 应力腐蚀开裂：在静态拉伸应力与电化学介质共同作用下，由阴极溶解过程引起的金属 局部腐蚀裂纹或断裂。

例如,板片压制成型时将产生残余内应力，若与介质中的卤素离子（如 Cl-、F -等离子）或H2S接触可能引起应力腐蚀开裂；④ 晶间腐蚀：起源于金属表面并沿晶粒边界深入到内部的腐蚀,可导致晶粒间的结合力丧失，使材料的强度大大降低例如不锈钢在过敏温度范围（400°C〜600°C ）内产生的腐蚀;⑤ 均匀腐蚀：接触介质的金属表面全部或大部分被腐蚀的现象例如,板片选材不当,或使用 期过长,超过了允许使用寿命；⑥ 其他腐蚀失效：主要有露点腐蚀、磨蚀 、微生物腐蚀等例如,含有酸性物质的热蒸汽 与冷的板片接触,可引起露点腐蚀；板片的介质入口角孔处和导流区的流速过高，或流体中 含有砂粒类颗粒物时,可导致磨蚀；海水中的藻类、细菌、原生物等,可导致板片的微生物腐 蚀以上几种腐蚀失效中，Cr-Ni奥氏体不锈钢的应力腐蚀开裂约占50%，点蚀和缝隙腐蚀共约 占 20％，所以最危险、最常见板换常用板片材质① 304 型不锈钢 这是最廉价、最广泛使用的奥氏体不锈钢（如食品、化工、原子能等工业设备）适用于一 般的有机和无机介质例如，浓度＜30%、温度W100°C或浓度三30%、温度V50°C的硝酸； 温度W100C的各种浓度的碳酸、氨水和醇类。

在硫酸和盐酸中的耐蚀性差；尤其对含氯介 质（如冷却水）引起的缝隙腐蚀最敏感在含氯水溶液中的适用条件，见表1-34PRE为19② 304L 型不锈钢耐蚀性和用途与304型基本相同由于含碳量更低（W0.03%），故耐蚀性（尤其耐晶间腐 蚀，包括焊缝区）和可焊性更好，可用于半焊式或全焊式PHE③ 316 型不锈钢适用于一般的有机和无机介质例如，天然冷却水、冷却塔水、软化水；碳酸；浓度V 50% 的醋酸和苛性碱液；醇类和丙酮等溶剂；温度W100C的稀硝酸（浓度V20% =、稀磷酸（浓 度V30%=等但是，不宜用于硫酸由于约含2%的Mo,故在海水和其他含氯介质中的耐 蚀性比304型好,完全可以替代304型，见表1-34PRE为25④ 316L 型不锈钢耐蚀性和用途与316型基本相同由于含碳量更低（W0.03%），故可焊性和焊后的耐蚀性 也更好，可用于半焊式或全焊式PHEPRE为25⑤ 317 型不锈钢适合要求比316型使用寿命更长的工况由于Cr、Mo、Ni元素的含量比316型稍高，故耐 缝隙腐蚀、点蚀和应力腐蚀的性能更好PRE为30⑥ AISI 904L或SUS 890L型不锈钢 这是一种兼顾了价格与耐蚀性的高性价比的奥氏体不锈钢，其耐蚀性比以上几种材料好，特 别适合一般的硫酸、磷酸等酸类和卤化物（含Cl—、F—）。

由于Cr、Ni、Mo含量较高， 故具有良好的耐应力腐蚀、点蚀和缝隙腐蚀性能在含氯介质中的适用条件，见表1-34 PRE 为 36⑦ Avesta 254 SMO 高级不锈钢这是一种通过提高Mo含量对316型进行了改进的超低碳高级不锈钢，具有优良的耐氯化物 点蚀和缝隙腐蚀性能，适用于不能用 316型的含盐水、无机酸等介质在含氯介质中的适用 条件，见表5-11PRE为47⑧ Hastelloy C-276这是一种昂贵的超低碳Ni （57%） - Cr （16%） - Mo （16% ）合金一C族镍基合金中的主 要品种Hastelloy是the Cabot Co.公司的注册商标国夕卜，20世纪60年代开始生产，已有 5.5万吨以上用于各种工业，具有良好的耐蚀性：在低PH介质中几乎不受Cl—的影响；对 各种浓度的硫酸耐蚀性极好，是可用于热浓硫酸的少数几种材料之一；广泛用于有机酸（如 甲酸、醋酸）、高温HF酸和一定浓度的盐酸（V40% =、磷酸（W50%）；氯化物、氟化物 和有机溶剂（如甲醇、乙醇）PRE为69最近几十年来板式换热器发展很快，主要表现在以下几个方面⑴ 板式换热器的种类越来越多，技术性能越来越好，应用范围越来越广。

① 板式换热器的种类： 从板式换热器的连接方式上看：从可拆式板式换热器发展到钎焊式板式换热器从半焊接式、 全焊接式发展到板壳式换热器从板片的形式上看：从对称型发展到非对称型 从板片的流道上看：从对称流道发展到宽窄流道、宽宽流道从板片波纹的深浅看：从波深为3〜5mm的一般板发展到波深为2〜2.5mm的浅密波纹板② 板式换热器的技术性能越来越好图 1-1 表示板式换热器的设计温度、设计压力范围工作温度从可拆式的260°C发展到板壳式的1000°C工作压力从可拆式型的2.5MPa发展到板壳式的8.0MPa传热系数从2000W/m2・k发展至12000W/m2・k最大当量直径 28mm最大可拆式单板换热面积 4.75m2最大焊接式单板换热面积18m2最小钎焊式单板换热面积 0.006m2最大可拆式单台换热面积 2500m2最大全焊式单台换热面积 10000m2最大接管尺寸 500mm换热器研究和发展方向1、物性模拟研究 换热器传热与流体流动计算的准确性，取决于物性模拟的准确性，一直为传热界重点研究课 题之一，特别是两相流物性的模拟，两相流的物性基础来源于实验室实际工况的模拟，反映了 与实际工况的差别，纯组分基本上准确，但油气的组成就与实际工况相差较大，特别是带有固体 颗粒的流体模拟更复杂，为此带来的情况下准确率更高，为此换热器计算更精、材料更节省，物 性模拟将代表换热器的经济技术水平。

2、分析设计的研究分析设计是近代发展的一门新兴科学，美国 ANSYS 软件技术一直处于国际领先技术，通过 分析设计可以得到流体的流动分布场，也可以将温度场模拟出来，这无疑给流路分析法技术带来 发展，同时也给常规强度计算带来更准确、快捷、准确的手段在常规强度计算仲，可模拟出应 力的阿分布图，是无法得到的计算结果能方便、快捷准确的得到，使换热器更加安全可靠这一 技术随着计算机应用的发展，将带来技术水平的飞跃，将会逐步取代强度试验，摆脱实验室繁重 的劳动强度3、大型化及能耗研究换热器将随装置的大型化而大型化，直径将超过5m,传热面积将达到10000m2,紧凑型换热器将 受欢迎，板壳式换热器、折流杆换热器、板翅式换热器、板式空冷器将得到发展，振动损失将逐 渐克服，高温、高压、安全、可靠的换热器结构将朝着结构简单、制造方便、质量轻发展随着 全球水资源的紧张，循环水将被新的冷却介质取代，循环设备将被新型、高效的空冷器所取代 保温绝热技术的发展使热量损失将减少到目前的 50％以下4、 强化技术研究各种新型、高效换热器将逐步取代现有常规产品，电场动力效应强化传热技术、添加物强化 沸腾传热技术、通入惰性气体强化传热技术、滴状冷凝技术、微生物传热技术、磁场动力传热技 术将会在新的世纪得到研究和发展，同心管换热器、高温喷流式换热器、印刷线路板换热器、穿 孔板换热器、微尺度换热器、微通道换热器、流化床换热器、新能源换热器将在工业领域及其它 领域得到研究和应用。

5、 新材料研究材料将朝着强度高、制造工艺简单、防腐效果好、质量轻的方向发展，随着稀有金属价格的 下降，钛、钽等稀有金属使用量将扩大， Cr-Mo 钢材料将朝不预热和后热的方向发展6、 控制结垢及腐蚀的研究国内污垢数据基本上是20世纪60年代至70年代从国外照搬过来的， 40年来污垢研究技术 发展缓慢，随着节能、增效要求的提高，污垢研究将会受到国家的重视和投入，通过对污垢形成 的机理、生长速度、印象影响因素的研究，预测污垢曲线，从而控制结垢，这对传热效率的提高 将带来重大的突破，保证装置低耗能、长周期的运行，超声防垢技术将得到大力发展腐蚀技术的研究将会有所突破，低成本的防腐涂层，特别是金属防腐镀层技术将得到发展， 电化学防腐技术将成为主导。