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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(shí)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(jiǎn)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(duì)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(zhǎng)方向，常常裝有一系列垂直于管束的擋板。進(jìn)行換
熱時(shí)，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(shí)，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(jiǎn)稱擋板）。這樣既可
提高流體速度，同時(shí)迫使殼程流體按規(guī)定的路徑多次錯(cuò)
流通過管束，使湍動(dòng)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(jiǎn)單，它由板片、密封墊片、
固定壓緊板、活動(dòng)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(dòng)壓緊板之間，用壓緊螺柱將固定壓緊
板、板片和活動(dòng)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(dòng)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(dòng)壓緊板和前
支柱之間保留了一段自由空間，拆卸清洗時(shí)，將活動(dòng)壓
緊板推向前支柱，然后松開板束，就有了清洗空間，可以
對(duì)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(shí)，只要把板片傾斜一個(gè)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(dòng)壓緊
板。對(duì)于小型的板式換熱器，可制成簡(jiǎn)單的夾緊式。這種
結(jié)構(gòu)沒有清洗空間，清洗檢查時(shí)，板片不能掛在導(dǎo)桿上，
結(jié)構(gòu)輕便，但對(duì)大型的、需經(jīng)常清洗的板式換熱器不太
適用。對(duì)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(duì)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(gè)或數(shù)
個(gè)，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(gè)檢
修空間，左、右各設(shè)一個(gè)固定的壓緊板，中間設(shè)兩個(gè)活動(dòng)
壓緊板；第二種是共用中間的固定壓緊板，左、右各設(shè)一
個(gè)活動(dòng)壓緊板。雙框架的結(jié)構(gòu)，可視為兩臺(tái)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(duì)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(shí)，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。
（$） 固定管板式
所謂固定管板式，即兩端管板和殼體連接成一體的
結(jié)構(gòu)形式，因此它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和造價(jià)低廉的優(yōu)點(diǎn)，但
殼程清洗困難，因此要求殼方流體應(yīng)是較清潔且不容易
結(jié)垢的物料。當(dāng)兩流體的溫度差較大時(shí)，應(yīng)考慮熱補(bǔ)償。
而具有補(bǔ)償圈（或稱膨脹節(jié)）的固定管板式換熱器，即
在外殼的適當(dāng)部位焊上一個(gè)補(bǔ)償圈，當(dāng)外殼和管束膨脹
不同時(shí)，補(bǔ)償圈發(fā)生彈性變形（拉伸或壓縮），以適應(yīng)外
殼和管束的不同熱膨脹。此法適用于兩流體溫度差小于
’&amp;amp;’(&amp;amp;&amp;amp;，殼程壓力小于%))*+, 的場(chǎng)合。
（!） - 形管換熱器
- 形管換熱器每根管子都彎成- 形，管子兩端均固
定在同一管板上，因此每根管子可以自由伸縮，從而解
決補(bǔ)償問題。這種型式換熱器的結(jié)構(gòu)也較簡(jiǎn)單，質(zhì)量輕，
適用于高溫和高壓的情況。其主要缺點(diǎn)是管程清洗比較
困難；且因管子需一定的彎曲半徑，管板利用率較差。
（.） 浮頭式的換熱器
浮頭式換熱器兩端管板中有一端不與外殼固定連
接，該端稱為浮頭，這樣當(dāng)管束和殼體因溫度差較大而
熱膨脹不同時(shí)，管束連同浮頭就可在殼體內(nèi)自由伸縮，
而與外殼無關(guān)，從而解決熱補(bǔ)償問題。另外，由于固定端
的管板是以法蘭與殼體相連接的，因此管束可以從殼體
中抽出，便于清洗和檢修。所以浮頭式換熱器應(yīng)用較為
普遍，但結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。金屬耗量多，造價(jià)較高。
!/! 板式換熱器的板片型式及其性能
（$） 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(dòng)形貌區(qū)分，有管狀流動(dòng)、帶狀流動(dòng)、網(wǎng)狀流動(dòng)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(dòng)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(duì)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(shí)可以很快地取出墊片，把墊片槽中的污物清洗干
凈，這對(duì)于衛(wèi)生要求很高的場(chǎng)合，有一定的優(yōu)越性。可適
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。
$板管式板片
板管式板片組合在一起后，流道呈蜂窩狀，其中一
個(gè)通道較大，另一個(gè)通道較小，其比例至少是!：$。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(duì)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(gè)
向外的小口，當(dāng)其中一層因腐蝕穿孔時(shí)，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(duì)不能混合的場(chǎng)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
顆粒或高粘度介質(zhì)的換熱。
通過以上對(duì)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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