摘 要

板式换热器是近几十年得到广泛发展和应用的一种新型高效的热交换器。它具有结构紧凑、体积小、重量轻、污垢系数低、拆卸方便、适用范围广等特点。采用高效的板式换热器能大幅提高各类工程中工作和生产的效率，因而对板式换热器热性能的研究具有一定的理论意义和实际工程价值。

本文通过阅读与总结文献，主要对板式换热器国内外研究现状、板式换热器换热原理分析、影响板式换热器换热效果的因素与改进措施和改善板式换热器换热效果实际应用等四方面内容进行研究和总结。

结果表明：当前对板式换热器热性能的改进主要依靠改变其换热表面状态，即改变板片的形状、单板面积、波纹类型、波纹角度和在板片表面添加涂层等，其中以采用适当单板面积和人字角的人字形波纹板片为最佳选择；通过预处理换热流体即向其中投入添加剂改变状态和属性和改变板片、垫片材料来降低垢阻与腐蚀。

关键词：板式换热器；换热性能；板片；波纹类型

Abstract

Plate heat exchanger is a new and efficient heat exchanger which has been widely developed and applied in recent decades.It has the characteristics of compact structure, small volume, light weight, low fouling coefficient, convenient disassembly and wide application range.The application of high efficiency plate heat exchanger can greatly improve the work and production efficiency of all kinds of engineering, so the research on plate heat exchanger has certain theoretical significance and practical engineering value.

Through reading and summarizing literatures, this paper mainly studies and summarizes the research status of plate heat exchanger at home and abroad, the analysis of the heat exchange principle of plate heat exchanger, the factors and improvement measures affecting the heat exchange effect of plate heat exchanger, and the practical application of improving the heat exchange effect of plate heat exchanger.

Results: at present, the improvement of the heat transfer performance of plate heat exchanger mainly depends on the state of its heat transfer surface, that is, changing the shape of the plate, the area of the single plate, the type of corrugation, the corrugation Angle and adding coating on the surface of the plate.The best choice is the herringbone corrugated plate with appropriate veneer area and herringbone Angle.The scale resistance and corrosion can be reduced by pretreating the heat exchange fluid in which additives are added to change the state and properties and changing the plate and gasket materials.

Key words：Plate heat exchanger; Heat transfer performance; plate

目 录

第1章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2板式换热器介绍 1

1.2.1板式换热器结构及工作原理 1

1.2.2板式换热器的特点 1

1.3板式换热器的应用 2

1.4板式换热器热性能国内外研究现状 2

1.4.1国外研究现状 2

1.4.2国内研究现状 3

1.5研究的目的与意义 4

1.6 本章小结 4

第2章 板式换热器换热基本原理 5

2.1热计算基本方程式 5

2.1.1传热方程式 5

2.1.2热平衡方程式 5

2.2平均温差 5

2.2.1平均温差计算公式 6

2.2.2算数平均温差 6

2.3传热有效度 6

2.3.1最大可能传热量 6

2.3.2传热有效都定义 6

2.4板式换热器流动与传热机理 6

2.4.1流动状态及流态 6

2.4.2传热过程 7

2.5板式换热器传热计算 8

2.5.1传热系数的计算 8

2.5.2平均温差的求解 9

2.5.3垢阻的确定 9

2.5.4换热面积 9

2.6本章小结 10

第三章 影响板式换热器换热效果的因素 11

3.1流体的流动方式 11

3.1.1顺流和逆流 11

3.1.2混流和错流 11

3.2板式换热器板片 12

3.2.1板片的波纹形式 12

3.2.2单板面积 14

3.2.3板片材料 14

3.2.4特殊形式板片 14

3.3流速 15

3.4流程的选取 15

3.5阻力 15

3.5.1垢阻 15

3.5.2流动阻力 16

3.6垫片的选择 16

3.7本章小结 17

第四章 板式换热器提高换热改进措施 18

4.1增强传热基本途径 18

4.1.1扩大传热面积 18

4.1.2加大传热温差 18

4.1.3增大传热系数 18

4.2增强板式换热器换热性能的方法 18

4.2.1改变流体流动状态 18

4.2.2改变流体的物性 19

4.2.3改变换热表面状况 20

4.2.4降低垢阻 20

4.2.5防腐蚀 21

4.3本章小结 21

第五章 改善板式换热器热性能的实际应用研究 23

5.1实际工业上板式换热器设计的一般原则 23

5.1.1选择板片的波纹形式 23

5.2.2单板面积选择 23

5.2.3流速的选择 23

5.2.4流程的选择 23

5.2.5流向和并联通道的选择 24

5.2.6板片和垫片材料的选择 24

5.2.7其他 24

5.2板式换热器实际操作中提高换热的措施 24

5.2.1开车操作时提高换热措施 24

5.2.2正常运行时提高换热的措施 25

5.2.3停机后提高换热措施（维护与保养） 25

第六章 结论与展望 26

6.1结论 26

6.2展望 27

参考文献 28

致谢 30

第1章 绪论

1.1 研究背景

工业上，将一种介质的热量以一定的传热方式传递给他种介质以满足工况需要的设备，称为热交换器（亦称换热器）^[1]。换热器现代工业生产中的应用十分广泛：如动力工程中应用在锅炉系统的预热器、过热器、降温设备；发电工业中的去氧器、冷凝器、加热器；炼钢业的煤气预热器和风炉；制冷工业中蒸汽式制冷压缩机或空调设备里的蒸发器、冷凝器；航空航天工业中发动机散热设备等等，在当前世界能源格局下，传统的化石燃料开采过度，造成能源短缺问题。因而新能源的开发（如地热能、核能、可燃冰等）成为世界各国共同面对的课题。热交换器作为与能源产业息息相关的工业设备，具有良好的发展前景。因而对换热器的研究也显得尤为重要。

换热器根据其介质种类的不同、所适用场合的不同、工作温度及可承受压力的不同，可分成很多种类型。蓄热式换热器、间壁式换热器、直接接触式换热器就是三种常见的换热器类型^[2]。板式换热器是间壁式换热器中的一类典型代表。