食品工程原理实验报告板式换热器.docx

食品加工机械与设备实验

板式换热器实验

张金库
3140906052
食品质量与安全1402

一、 板式换热器简介
板式换热器是由一系列具有一定波纹形状的金属片叠装而成的一种新型高效换热器。各种板片之间形成薄矩形通道，通过板片进行热量交换。板式换热器是液液、液汽进行热交换的理想设备。它具有换热效率高、热损失小、结构紧凑轻巧、占地面积小、安装清洗方便、应用广泛、使用寿命长等特点。在相同压力损失情况下，其传热系数比管式换热器高3-5倍，占地面积为管式换热器的三分之一，热回收率可高达90%以上。
板式换热器的型式主要有框架式（可拆卸式）和钎焊式两大类，板片形式主要有人字形波纹板、水平平直波纹板和瘤形板片三种。
二、基本结构
1、板式换热器板片和板式换热器密封垫片
2、固定压紧板
3、活动压紧板
4、夹紧螺栓
5、上导杆
6、下导杆
7、后立柱
三、板式换热器优点
a.传热系数高。由于不同的波纹板相互倒置，构成复杂的流道，使流体在波纹板间流道内呈旋转三维流动，能在较低的雷诺数（一般Re=50~200）下产生紊流，所以传热系数高，一般认为是管壳式的3~5倍。
b.对数平均温差大，末端温差小。在管壳式换热器中，两种流体分别在管程和壳程内流动，总体上是错流流动，对数平均温差修正系数小，而板式换热器多是并流或逆流流动方式，其修正系数也通常在0.95左右，此外，冷、热流体在板式换热器内的流动平行于换热面、无旁流，因此使得板式换热器的末端温差小，对水换热可低于1℃，而管壳式换热器一般为5℃。
c.占地面积小。板式换热器结构紧凑，单位体积内的换热面积为管壳式的2~5倍，也不像管壳式那样要预留抽出管束的检修场所，因此实现同样的换热量，板式换热器占地面积约为管壳式换热器的1/5~1/8。
d.容易改变换热面积或流程组合。只要增加或减少几张板，即可达到增加或减少换热面积的目的；改变板片排列或更换几张板片，即可达到所要求的流程组合，适应新的换热工况，而管壳式换热器的传热面积几乎不可能增加。
e.重量轻。板式换热器的板片厚度仅为0.4~0.8mm，而管壳式换热器的换热管的厚度为2.0~2.5mm，管壳式的壳体比板式换热器的框架重得多，板式换热器一般只有管壳式重量的1/5左右。
f. 价格低。采用相同材料，在相同换热面积下，板式换热器价格比管壳式约低40%~60%。
g. 制作方便。板式换热器的传热板是采用冲压加工，标准化程度高，并可大批生产，管壳式换热器一般采用手工制作。
h. 容易清洗。框架式板式换热器只要松动压紧螺栓，即可松开板束，卸下板片进行机械清洗，这对需要经常清洗设备的换热过程十分方便。
i. 热损失小。板式换热器只有传热板的外壳板暴露在大气中，因此散热损失可以忽略不计，也不需要保温措施。而管壳式换热器热损失大，需要隔热层。
j. 不易结垢。由于内部充分湍动，所以不易结垢，其结垢系数仅为管壳式换热器的1/3~1/10.
四、板式换热器缺点
a. 容量较小。约为管壳式换热器的10%~20%。
b. 单位长度的压力损失大。由于传热面之间的间隙较小，传热面上有凹凸，因此比传统的光滑管的压力损失大。
c. 工作压力不宜过大，介质温度不宜过高，可能发生泄露。板式换热器采用密封垫密封，工作压力一般不宜超过2.5MPa，介质温度应在低于250℃以下，否则有可能泄露。
d. 易堵塞；
由于板片间通道很窄，一般只有2~5mm，当换热介质含有较大颗粒或纤维物质时，容易堵塞板间通道。
五、 基本分类
一般情况下，我们主要根据结构来区分板式换热器，也就是根据外形来区分，可分为四大类：①可拆卸板式换热器（又叫带密封垫片的板式换热器）、②焊接板式换热器、③螺旋板式换热器、④板卷式换热器（又叫蜂窝式换热器）。
六、应用场合
a. 制冷：用作冷凝器和蒸发器。
b. 暖通空调：配合锅炉使用的中间换热器、高层建筑中间换热器等。
c. 化学工业：纯碱工业，合成氨，酒精发酵，树脂合成冷却等。
d. 冶金工业：铝酸盐母液加热或冷却，炼钢工艺冷却等。
e. 机械工业：各种淬火液冷却，减速器润滑油冷却等。
f. 电力工业：高压变压器油冷却，发电机轴承油冷却等。
g.造纸工业：漂白工艺热回收，加热洗浆液等。
h.纺织工业：粘胶丝碱水溶液冷却，沸腾硝化纤维冷却等。
i.食品工业：果汁灭菌冷却，动植物油加热冷却等。
j. 油脂工艺：皂基常压干燥，加热或冷却各种工艺用液。
k. 集中供热：热电厂废热区域供暖，加热洗澡用水。
l. 其他：石油、医药、船舶、海水淡化、地热利用、太阳能利用。
七、结构原理
可拆卸板式换热器是由许多冲压有波纹薄板按一定间隔，四周通过垫片密封，并用框架和压紧螺旋重叠压紧而成，板片和垫片的四个角孔形成了流体的分配管和汇集管，同时又合理地将冷热流体分开，使其分别在每块板片两侧的流道中流动，通过板片进行热交换。

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