1、 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
2、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提高到了 1000，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 0.40.7mm。4. 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
3、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
4、？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
5、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 点蚀：由“闭塞电池腐蚀”（Ocluded Cell Corrosion）作用引起的一种局部腐蚀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； 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
6、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； 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； 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 （400600）内产生的腐蚀； 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； 其他腐蚀失效：主要
7、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 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100或浓度30、温度50的硝酸；温度100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
8、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 1-34。PRE 为19。 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（0.03），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 PHE。 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50的醋酸和苛性碱液；醇类和丙酮等溶剂；温度100的稀硝酸（浓度20、稀磷酸（浓度30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 1-34。 PRE
9、 为 25。 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（0.03），故可焊性和焊后的耐蚀性也更好，可用于半焊式或全焊式 PHE。PRE 为 25。 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 30。 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
10、隙腐蚀性能。在含氯介质中的适用条件,见表 1-34。PRE 为 36。 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 5-11。PRE 为 47。Hastelloy C-276这是一种昂贵的超低碳 Ni（57）- Cr（16）- Mo（16 ）合金 C 族镍基合金中的主要品种。Hastelloy 是 the Cabot Co.公司的注册商标。国外，20 世纪 60 年代开始生产，已有 5.5 万吨以上用于各种工业，
11、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（40、磷酸(50) ；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。 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。 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
12、宽窄流道、宽宽流道。 从板片波纹的深浅看：从波深为 35mm 的一般板发展到波深为 22.5mm 的浅密波纹板。 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发展到板壳式的 1000。 ？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/mk 发展至 12000W/mk。 ？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
13、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
14、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
15、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、
16、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。换热器的定义定义 1： 在不同温度的流体间传递热能的装置
17、称为热交换器.在换热器中至少要有两种温度不同的流体,一种流体温度较高,放出热量定义 2： 余热回收设备工业窑炉实现余热回收的设备主要是换热器,又称为热交换器,热处理过程中广泛用于流体之间的热量交换定义 3： 在工程上将某种流体的热量以一定的传热方式传递给他种流体的设备称为热交换器.在这种设备内至少有两种温度不同的流体参与传热高温流体放出热量而低温流体吸收热量 换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。换热器是化工、石油、钢铁、汽车、食品及其他许多工业部门的通用设备，在生产中占有重要地位。尤其在化工生产中，换热器可作为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等，应用甚为广泛。 近
18、年来，随着我国石化、钢铁等行业的快速发展，换热器的需求水平大幅上涨，但国内企业的供给能力有限，导致换热器行业呈现供不应求的市场状态，巨大的供给缺口需要进口来弥补。 根据海关的统计（见表 1），20012005 年，我国平均每年从国外进口换热器 22.49 万台，总金额达到 14.02 亿美元。其中，仅 2004 年一年就进口了 34.11 万台，共计 4.9 亿美元。 虽然，我国的换热器出口数量也不少，但其规模远远小于进口规模（见图 1）。2001 年，我国换热器的进口数量、金额和均价分别比出口数量、金额和均价多 44640 台、8021.6 万美元、245.72 美元/台；但到了 2005
19、年，进出口间的差距已扩大到 75667 台、34517 万美元和 1347.57 美元/台。这说明，我国 换热器市场增长的速度远远超过了供给增长的速度。 同时，我国出口的换热器均价平均不到进口均价的一半，2005 年更是降到了 25以下。可以想见，我国出口的产品多是附加值低的中、低端产品，而进口的产品多是附加值高的高端产品。这充分说明我国对高端换热器产品需求旺盛但供给不足的市场现状。预计“十一五” 期间，我国的换热器进口规模还将维持在一个相对较高的水平（约 200300 万台之间），且更加向高端产品集中。根据中华人民共和国国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要，“十一五”期间我国经济增长将保持
20、年均 7.5的速度。而石化及钢铁作为支柱型产业，将继续保持快速发展的势头，预计 2010 年钢铁工业总产值将超过 5000 亿元，化工行业总产值将突破 4000 亿元。这些行业的发展都将为换热器行业提供更加广阔的发展空间。 未来，国内市场需求将呈现以下特点：对产品质量水平提出了更高的要求，如环保、节能型产品将是今后发展的重点；要求产品性价比提高；对产品的个性化、多样化的需求趋势强烈；逐渐注意品牌产品的选用；大工程项目青睐大企业或企业集团产品。 国内经济发展带来的良好机遇，以及进口产品巨大的可转化性共同预示着我国换热器行业良好的发展前景。同时，行业发展必须要注重高端产品的研发1）板式换热器拆卸前
21、，首先测量板束的压紧长度尺寸，做好记录（重装时应比原尺寸压得更紧点）；（2）拆下夹紧螺栓和全部换热片；（3）取下各板片上的密封垫片（如粘接式胶条，为防止金属划伤板片，尽量不采用金属方法取下胶条，可采取液氮急冷法或其他方式，使橡胶板条急冷变形，然后撕下；（4）清理密封槽内的残余粘结剂，清洗板片上的污垢；（5）用灯光或渗透法检查传热板片有无裂纹或穿孔。检查板片上是否有凹坑或变形；（6）修复或更换损坏的板片；（7）重新组装固定好密封条的板片；（8）挂片完毕，放好两端压盖，并穿固定螺栓；（9）用力矩扳手均匀地拧紧螺栓达到压紧长度尺寸（10）整体试压。首先将板片一侧的流体通道的下端入口管盲死，装满水，然
22、后在板片另一侧的工作介质通道出口管上加一带放气短管的管板，在试压侧装上压力表。充满水后用试压泵加压并保压 30min，压力无下降即可连接外管。换热器询价的误区误区一、只比较换热面积很多用户在询价时，只向询价单位提供换热面积，其实不管那种类型的换热器，同样换热面积的情况下，型号不同、结构组成不同、所用材质规格不同、流程组合不同，它们的价格是不具备可比性的，而且在使用过程中所表现出来的工作性能也会有很大差距。误区二、拿着某一个厂家的选型单询价不同的生产厂家，缘于自身的加工能力、实际应用经验 、推荐习惯等因素，往往对用户的某一使用要求及工艺工况并不理解得十分透彻，设计选型会出现偏颇。如果客户拿着这样
23、的选型单询价势必影响到采购质量，最好得方式是只提供工艺条件要求各制造厂据此自行设计选型。误区三、只买最便宜的厂家许多客户认为同样的要求给到各供应商询价，应该是一样的东西，哪家便宜买哪家，其实往往是错的，要善于综合比较，技术势力、制造能力、企业信誉、售后服务等都应参考，否则的话损失更大，并且容易得出一些错误结论。俗话说得好：“不怕不识货，就怕货比货”。换热器除垢因为换热器大多是以水为载热体的换热系统，由于某些盐类在温度升高时从水中结晶析出，附着于换热管表面，形成水垢。在冷却水中加入聚磷酸盐类缓冲剂，当水的 PH 值较高时，也可导致水垢析出。初期形成的水垢比较松软，但随着垢层的生成，传热条件恶化，
24、水垢中的结晶水逐渐失去，垢层即变硬，并牢固地附着于换热管表面上。此外，如同水垢一样，当换热器的工作条件适合溶液析出晶体时，换热管表面上即可积附由物料结晶形成的垢层；当流体所含的机械杂质有机物较多、而流体的流速又较小时，部分机械杂质或有机物也会在换热器内沉积，形成疏松、多孔或胶状污垢。换热器管束除垢的方法主要有下列三种。 一、手工或机械方法当管束有轻微堵塞和积垢时，借助于铲削、钢丝刷等手工或机械方法来进行清理，并用压缩空气，高压水和蒸汽等配合吹洗。当管子结垢比较严重或全部堵死时，可用管式冲水钻（又称为捅管机）进行清理。二、冲洗法冲洗法有两种。第一种是逆流冲洗，一般是在运动过程中，或短时间停车时采
25、用，可以不拆开装置，但在设备上要预先设置逆流副线，当结垢情况并不严重时采用此法较为有效。第二种方法是高压水枪冲洗法。对不同的换热器采用不同的旋转水枪头，可以是刚性的，也可以是绕性的，压力从 10MPa 至 200a 自由调节。利用高压水除污垢，无论对管间、管内及壳体均适用。高压水枪冲洗换热器效果较好。应用广泛。三、化学除垢换热器管程结垢，主要是因为水质不好形成水垢及油垢的结焦沉淀和粘附两种形式，用化学法除垢，首先应对结垢物质化验分析，搞清结垢物性质，就可以决定采用哪种溶剂清洗。一般对硫酸盐和硅酸盐水垢采用碱洗（纯碱、烧碱、磷酸三钠等），碳酸盐水垢则用酸洗（盐酸、硝酸、磷酸、氟氢酸等）。对油垢结
26、焦可用氢氧化钠、碳酸钠、洗衣粉、液体洗涤剂、硅酸钠和水按一定的配比配成清洗液进行清洗。采用化学清洗的办法，现场需要重新配管，比较花费时间。板式换热器由其结构特点所决定,它的安装比较方便和灵活,以下对板式换热器的零件组装和系统安装方面需注意的事项加以说明.一、板式换热器的零件组装关于板式换热器的零件组装,无论是制造厂向使用单位发运零件,进行现场组装,还是使用单位在检修设备拆开板式换热器后再组装,都必须按照以下顺序进行:1.认真阅读随机文件(合格证、材质证、流程图、装配图和装箱清单等）。 2.检查板片、接管、垫片的材质是否与换热器内介质的耐腐蚀性要求相一致。3.按图纸检查所有的零件是否齐全、型号、尺寸是否与图纸相符。4.将板片的垫片槽擦干净，均匀地涂上粘结剂，粘上垫片，然后把板片整齐地叠放在一起，压上一定的重物。5.按设计的流程图进行组装,并按规定顺序进行夹紧。夹紧时,应先拧紧 1.2.3.4.号螺母,然后再拧紧 5.6.7.8.9.10 号螺母。
