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列管式換熱器與板式換熱器的比較

文檔作者：方向紅文檔來源：安徽工業(yè)經(jīng)濟(jì)學(xué)校		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時間： 2024年09月21日
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總第!!" 期#$$# 年第% 期安徽化工
列管式換熱器又稱管殼式換熱器，是目前化工生產(chǎn)
上應(yīng)用最為廣泛的一種換熱器。它的主要優(yōu)點(diǎn)是單位體
積所具有的傳熱面積（!"$%&amp;amp; ’(&amp;amp;)）大且傳熱效果好。
此外，結(jié)構(gòu)簡單，制造材料也較為廣泛，適應(yīng)性強(qiáng)，尤其
是在高溫、高壓和大型裝置中采用更為普遍。板式換熱
器是一種新型換熱器，它的主要優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，單位
容積所提供的傳熱面積（’$%%%%&amp;amp; ’(&amp;amp;)）大、材料耗量
少、傳熱系數(shù)大，可以任意增減板數(shù)以調(diào)整傳熱面積，另
外檢修、清洗都很方便，其使用范圍日益擴(kuò)大。下面從結(jié)
構(gòu)和型式及性能等方面對列管式換熱器和板式換熱器
進(jìn)行比較。
#**結(jié)構(gòu)比較
#+, 列管式換熱器的構(gòu)造
列管式換熱器主要由殼體、管束、管板（又稱花板）
和頂蓋（又稱封頭）等部件組成。管束安裝在殼體內(nèi)，兩
端固定在管板上，管板分別焊在外殼的兩端，并在其上
連接有頂蓋。頂蓋和殼體上裝有流體進(jìn)、出口接管。沿著
管長方向，常常裝有一系列垂直于管束的擋板。進(jìn)行換
熱時，一種流體由頂蓋的進(jìn)口管進(jìn)入，通過平行管束的
管內(nèi)，從另一端頂蓋出口接管流出，稱為管程。另一種流
體則由殼體的接管進(jìn)入，在殼體與管束間的空隙處流
過，而由另一接管流出，稱為殼程。管束的表面積即為傳
熱面積。流體一次通過管程的稱為單管程，一次通過殼
程的稱為單殼程。
列管式換熱器傳熱面積較大時，管子數(shù)目則較多，
為了提高管程流體的流速，常將全部管子平均分隔成若
干組，使流體在管內(nèi)往返經(jīng)過多次，稱為多管程。
為了提高殼程流體的速度，往往在殼體內(nèi)安裝一定
數(shù)目與管束相垂直的折流擋板（簡稱擋板）。這樣既可
提高流體速度，同時迫使殼程流體按規(guī)定的路徑多次錯
流通過管束，使湍動程度增加。常用的擋板有圓缺形和
圓盤形兩種，前者應(yīng)用較為廣泛。
,+’ 板式換熱器的整體結(jié)構(gòu)
板式換熱器的結(jié)構(gòu)比較簡單，它由板片、密封墊片、
固定壓緊板、活動壓緊板、壓緊螺柱和螺母、上下導(dǎo)桿、
前支柱等零部件所組成。其零部件之少，通用性之高，是
任何換熱器所不能比擬的。
板片為傳熱元件，墊片為密封元件，墊片粘貼在板
片的墊片槽內(nèi)。粘貼好墊片的板片，按一定的順序置于
固定壓緊板和活動壓緊板之間，用壓緊螺柱將固定壓緊
板、板片和活動壓緊板夾緊。壓緊板、導(dǎo)桿、壓緊裝置、前
支柱統(tǒng)稱為板式換熱器的框架。按一定規(guī)律排列的所有
板片，稱為板束。在壓緊之后，相鄰板片的觸點(diǎn)相互接
觸，使板片間保持一定的間隙，形成流體的通道。換熱介
質(zhì)從固定壓緊板、活動壓緊板上的接管中出入，并相間
的進(jìn)入板片之間的流體通道，進(jìn)行換熱。
板式換熱器由于框架構(gòu)造不同而有多種形式，最普
通的是框架夾板夾緊式。這種結(jié)構(gòu)中，活動壓緊板和前
支柱之間保留了一段自由空間，拆卸清洗時，將活動壓
緊板推向前支柱，然后松開板束，就有了清洗空間，可以
對拆片逐張進(jìn)行清洗或檢查。這一空間也是拆裝板片所
必需的。拆裝時，只要把板片傾斜一個角度，就可以將它
從上下導(dǎo)桿之間取出，而不必拆卸前支柱和活動壓緊
板。對于小型的板式換熱器，可制成簡單的夾緊式。這種
結(jié)構(gòu)沒有清洗空間，清洗檢查時，板片不能掛在導(dǎo)桿上，
結(jié)構(gòu)輕便，但對大型的、需經(jīng)常清洗的板式換熱器不太
適用。對于需頻繁拆卸的板式換熱器，可采用頂壓式，拆
卸很方便，但密封墊的受力不均勻，因此工作壓力不高。
為了克服這種缺點(diǎn)，產(chǎn)生了頂壓和夾緊聯(lián)合作用的框架
結(jié)構(gòu)，使拆卸稍為方便些，但工作壓力也低于框架夾板
夾緊式。對于要進(jìn)行兩種以上介質(zhì)換熱的板式換熱器，
則可設(shè)置中間隔板，視換熱介質(zhì)的數(shù)目設(shè)定一個或數(shù)
個，多應(yīng)用于乳品加工。此外，為了節(jié)約占地面積，可采
用雙框架的結(jié)構(gòu)，它有兩種型式，第一種是共用一個檢
修空間，左、右各設(shè)一個固定的壓緊板，中間設(shè)兩個活動
壓緊板；第二種是共用中間的固定壓緊板，左、右各設(shè)一
個活動壓緊板。雙框架的結(jié)構(gòu)，可視為兩臺板式換熱器
裝在一起。
列管式換熱器與板式換熱器的比較
方向紅
（安徽工業(yè)經(jīng)濟(jì)學(xué)校，合肥’)%%$,）
摘要對列管式換熱器和板式換熱器的結(jié)構(gòu)、型式及性能等方面進(jìn)行比較。
關(guān)鍵詞列管式換熱器板式換熱器
%’
總第!!" 期#$$# 年第% 期安徽化工
!""型式和性能比較
!#$ 列管式換熱器的基本型式及性能
列管式換熱器中，由于冷熱兩流體溫度不同，使殼
體和管束的溫度也不同。因此它們的熱膨脹程度也有差
別。若兩流體的溫度相差較大（如%&amp;amp;&amp;amp;以上）時，就可能
由于應(yīng)力而引起設(shè)備的變形，甚至彎曲和斷裂，或管子
從管板上松脫，因此必須采用適當(dāng)?shù)臏夭钛a(bǔ)償措施，消
除或減小熱應(yīng)力。根據(jù)采取熱補(bǔ)償方法的不同，列管換
熱器可分為以下幾種主要型式。
（$） 固定管板式
所謂固定管板式，即兩端管板和殼體連接成一體的
結(jié)構(gòu)形式，因此它具有結(jié)構(gòu)簡單和造價低廉的優(yōu)點(diǎn)，但
殼程清洗困難，因此要求殼方流體應(yīng)是較清潔且不容易
結(jié)垢的物料。當(dāng)兩流體的溫度差較大時，應(yīng)考慮熱補(bǔ)償。
而具有補(bǔ)償圈（或稱膨脹節(jié)）的固定管板式換熱器，即
在外殼的適當(dāng)部位焊上一個補(bǔ)償圈，當(dāng)外殼和管束膨脹
不同時，補(bǔ)償圈發(fā)生彈性變形（拉伸或壓縮），以適應(yīng)外
殼和管束的不同熱膨脹。此法適用于兩流體溫度差小于
’&amp;amp;’(&amp;amp;&amp;amp;，殼程壓力小于%))*+, 的場合。
（!） - 形管換熱器
- 形管換熱器每根管子都彎成- 形，管子兩端均固
定在同一管板上，因此每根管子可以自由伸縮，從而解
決補(bǔ)償問題。這種型式換熱器的結(jié)構(gòu)也較簡單，質(zhì)量輕，
適用于高溫和高壓的情況。其主要缺點(diǎn)是管程清洗比較
困難；且因管子需一定的彎曲半徑，管板利用率較差。
（.） 浮頭式的換熱器
浮頭式換熱器兩端管板中有一端不與外殼固定連
接，該端稱為浮頭，這樣當(dāng)管束和殼體因溫度差較大而
熱膨脹不同時，管束連同浮頭就可在殼體內(nèi)自由伸縮，
而與外殼無關(guān)，從而解決熱補(bǔ)償問題。另外，由于固定端
的管板是以法蘭與殼體相連接的，因此管束可以從殼體
中抽出，便于清洗和檢修。所以浮頭式換熱器應(yīng)用較為
普遍，但結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。金屬耗量多，造價較高。
!/! 板式換熱器的板片型式及其性能
（$） 常用型式
板式換熱器的板片按波紋的幾何形狀區(qū)分，有水平
平直波紋、人字型波紋、斜波紋等波紋板片，按流體在板
間的流動形貌區(qū)分，有管狀流動、帶狀流動、網(wǎng)狀流動的
波紋板片。衡量波紋板性能的優(yōu)劣，其主要參數(shù)有傳熱
效率、流動阻力和承壓能力。一般來說，人字型波紋片的
傳熱效率高、流體阻力大、承壓能力好；水平平直波紋板
片相對于人字型波紋板片則傳熱效率低一些，流體阻力
小一些，承壓能力也稍低。
（!） 特種型式
為適應(yīng)各種工況的需要，在傳統(tǒng)的板式換熱器的基
礎(chǔ)上相繼發(fā)展了一些特殊的板式換熱器（用于兩相流
的換熱）。
!便于裝卸墊片的板片
這種板片上的墊片不是用粘結(jié)劑粘貼在板片上的，
而是用楔入法把墊片裝在板片上。由于它裝卸方便，清
洗時可以很快地取出墊片，把墊片槽中的污物清洗干
凈，這對于衛(wèi)生要求很高的場合，有一定的優(yōu)越性?？蛇m
用于牛奶高溫滅菌，啤酒釀造等。
"用于冷凝器的板片
雖然普通的板片也可用作冷凝，但其開口太小，使
汽側(cè)阻力降大，所以設(shè)計(jì)了專門的板片，該板片通汽體
的角孔特別大，波紋節(jié)矩也較大，以便減小流體阻力，提
高冷凝傳熱效果，可用于石油煉制中。
#用于蒸發(fā)器的板片
這種板片的構(gòu)造和普通的波紋板片完全不同，每四
片為一組，靠不同形狀的墊片引導(dǎo)介質(zhì)的流向，該種產(chǎn)
品可用于明膠和乳品的蒸發(fā)濃縮過程中。
$板管式板片
板管式板片組合在一起后，流道呈蜂窩狀，其中一
個通道較大，另一個通道較小，其比例至少是!：$。由這
種板片組成的板式換熱器可用于低壓降的蒸發(fā)、冷凝以
及對含顆粒的流體進(jìn)行換熱。
%雙層板片
這種板片是由兩層板壓合在一起，兩板之間有一個
向外的小口，當(dāng)其中一層因腐蝕穿孔時，流體便進(jìn)入兩
板之間的縫隙中，并從板邊的小口處流出。這種板片用
于兩種換熱介質(zhì)絕對不能混合的場合。
&amp;amp;石墨材料板片
石墨材料板片是用石墨和氟塑料合成的材料壓制
而成，用耐腐蝕材料制造的平墊片進(jìn)行密封。石墨材料
由于具有優(yōu)良的抗腐蝕性能和良好的傳熱性能，并且熱
膨脹小，可用于強(qiáng)腐蝕介質(zhì)換熱。
’寬窄通道的板片
寬窄通道板片也是一種“孿生”板片，兩板片的波
紋結(jié)構(gòu)不同，組合在一起，形成相鄰?fù)ǖ酪粚捯徽?，由這
種板片組合起來的板式換熱器，有一側(cè)可適用于含纖維
顆?；蚋哒扯冉橘|(zhì)的換熱。
通過以上對列管式換熱器和板式換熱器的比較，可
知這兩種換熱器各有特點(diǎn)，使用者可根據(jù)自己的需要加
以選用。!

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