板式换热器主要由框架和*系列具有波纹形状的金属板片叠装构成。这些板片间形成薄矩形通道,为换热流体提供流动空间,同时借助板片实现热量交换。其基本构造包含前支柱、活动压紧板、上导杆、密封垫片、板片、固定压紧板、下导杆、压紧螺柱与螺母等部件。板片是核心部件,常见的波纹形状有人字形、水平平直形和瘤形,不同波纹设计可满足不同工况需求。
从工作原理来看,板式换热器通过板与板之间的垫片保持间距形成流道,板上的孔道使换热流体有序通过。拉纤将多块板紧密夹紧并固定于可拆卸的盖板上,组成完整的换热器。在运行时,冷热两种流体分别在相邻板片的流道中流动,热量依靠板片从热流体传递至冷流体,实现**换热。

板式换热器具有诸多显著优点。传热系数高,*般可达 1300 - 4000kcal/m??°C?h,*高甚至能到 5000kcal/m??°C?h ,在低流速下就能实现强化传热,且阻力损失较低。结构紧凑、占地面积小,板片间距通常仅 2 - 8mm,表面波纹大幅增加有效换热面积,每立方米的换热面积可达二百五十平方米 。操作灵活性大,可通过设置中间隔板,适应多种介质与操作,还能方便地增减板片调整传热面积,重新排列板片适应产品工艺变化。应用范围广泛,能处理从水到高粘度液体、含固体颗粒或纤维的悬浮液,适用于加热、冷却、冷凝等各类连续反应过程。金属耗材低,以人字形波纹板为例,每平方米换热消耗金属*低可达 7 公斤。热损耗小,仅板片周边与垫圈暴露于空气中,热损失系数*般仅 0.1%,无需额外保温层。安装、检查、拆洗也*为方便,无需地脚螺钉安装,便于日常维护。
然而,板式换热器也存在*些不足。密封周边长,板片周边及角孔周围都需设置垫圈,设备垫圈长度可达上百米甚至上千米,频繁拆卸清洗及介质的热和腐蚀作用,易使垫圈受损,增大渗漏可能性。垫圈耐温性有限,多数用于生产的垫圈耐温不超过 150°C,难以满足化工、石油等高温工艺要求。承重能力低,尽管采用波纹结构设计增加刚性,但*大承受压力仅 25kg/cm?。处理结垢和堵塞物料能力较弱,当液体含较大颗粒或介质易结垢时,板片比管式换热器更易出现结垢和堵塞情况。处理量相对较小,板间间隙小导致通道横断面小,且*般采用低速操作,单位时间处理量受限。
板式换热器的发展历程颇为丰富。国外早在 1878 年德国就发明了板式换热器并申请专利,后续法国、英国、美国等国家不断改进创新,从早期沟道板形式发展到现代薄板压制的波纹板形式。中国于 20 世纪 60 年代开始研发,1965 年兰州石油化工机器厂制作出平直波纹板片的板式换热器,1971 年兰州石油机械研究所制造出*台人字形波纹板片的板式换热器,此后众多高校和科研机构深入研究,推动了板式换热器在中国的发展。如今,板式换热器已广泛应用于冶金、矿山、石油、化工、电力、食品、化纤、造纸、轻纺、船舶、供热等诸多*域,为各行业的**运行提供了有力支持。