板式换热器设计指导书
板式换热器设计及其选用
题目：板式换热器设计及其选用目录一、说明书 (2)二、设计方案 (3)三、初步选定 (4)（1）已知两流体的工艺参数（2）确定两流体的物性数据（3）计算热负荷和两流体的质量流速（4）计算两流体的平均传热温差（5）初选换热器型号四、验证 (6)（1）算两流体的流速u（2）算雷诺数Re（3）计算努塞尔特数Nu（4）求两流体的传热系数α（5）求污垢热阻R（6）求总传热系数K，并核算五、核算 (7)（1）压强降△P核算（2）换热器的换热量核算六、结论 (7)七、设计结果 (8)八、附录 (9)表1：板式换热器的污垢热阻图1：多程流程组合的对数平均温差修正系数九、参考文献 (9)一、说明书现有一块建筑用地，建筑面积为12500 m2，采用高温水在板式换热器中加热暖气循环水。
高温水进入板式换热器的温度为100℃，出口的温度为75℃；循环水进入板式换热器的温度为65℃，出口的温度为90℃。
供暖面积热强度为293 kJ／(m2·h)。
要求高温水和循环水经过板式换热器的压强降均不大于100 kPa。
请选择一台型号合适的板式换热器。
（假设板壁热阻和热损失可以忽略）已知的工艺参数：二、设计方案(1) 根据热量平衡的关系，求出未知的换热量和质量流量，同时算出两流体的平均温度差；(2) 参考有关资料、数据，设定总传热系数K，求出换热面积S，根据已知数据初选换热器的型号；(3) 运用有关关联式验证所选换热器是否符合设计要求；(4) 参考有关资料、数据，查出流体的污垢热阻；(5) 根据式求得流体的总传热系数，该值应不小于初设的总传热系数，否则改换其他型号的换热器，由（3）开始重新计算；(6) 如果大于初设值，则再进一步核算两流体的压强降和换热量，是否满足设计要求，否则改换其他型号的换热器，由（3）开始重新计算；(7) 当所选换热器均满足设计要求时，该换热器才是合适的。
三、初步选定（1）已知两流体的工艺参数高温水t1′= 100℃t1〞= 75℃△P1≤100 kPa循环水t2′= 65℃t2〞= 90℃△P2≤100 kPa（2）确定两流体的物性数据高温水的定性温度为：循环水的定性温度为：根据定性温度，分别查取两流体的有关物性数据：① 热的一侧（高温水）在87.5℃下的有关数据如下：密度ρ1 = 970.17 kg／m3定压比热容 cp1 = 4.196 kJ／(kg·℃)导热系数λ1 = 0.67425 W／(m·℃)流体运动黏度ν1 = 0.355×10-6 m2／s 普兰特数 Pr1 = 2.145② 冷的一侧（循环水)在77.5℃下的有关数据如下：密度ρ2 = 976.3 kg／m3定压比热容 cp2 = 4.18 kJ／(kg·℃)导热系数λ2 = 0.669 W／(m·℃)流体运动黏度ν2 = 0.4205×10-6 m2／s普兰特数 Pr2 = 2.465（3）计算热负荷和两流体的质量流速热负荷：高温水质量流速：循环水质量流速：（4）计算两流体的平均传热温差对数平均温度差：循环水的传热单元数：由<图1>查得，取：Ф = 0.942，则平均传热温差：（5）初选换热器型号根据两流体情况，假设K′=3100 W／(m2·℃)，故：传热面积：由换热器系列标准中初选BR0.3型板式换热器，有关工艺参数如下：换热面积 So = 35 m2流程组合单板换热面积 Ao = 0.368 m2单流道截面积Aε = 0.0013392 m2当量直径 de = 0.0072 m板片厚度δo = 0.0008 ( 材料为18.8不锈钢 )传热和压降计算关联式如下：若采用此换热器，则要求过程的总传热系数K≥3100 W／(m2·℃)。
板式换热器设计说明书
毕业设计（论文）
（2008届）
题 目55000Nm3h烟气热量回收板式换热器
学 生王玉龙
学 院怀德学院专业班级装备081
校内指导教师张锁龙专业技术职务（宋体 四号 粗体）
校外指导老师（宋体 四号 粗体）专业技术职务（宋体 四号 粗体）
二O—二年五月
55000
摘要
板式换热器的传热性能与版面的波纹形状、尺寸及版面组合方式都有密切关系。对 于任何一种新型结构尺寸板片的传热及阻力特性，都只有通过实验计算测定。对于无相
m/s
mቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
质量
kg
n
板片数
p
压力
Pa
Q
传热量
J/s
r
半径
m
s
板片厚
mm
T
热力学温度
K
t2
空气温度
C
t1
烟气温度
C
Dt
对数平均温差
C
v
流速
m/s
l
导热系数
W/(m.K)
n
温差修正系数
6
板间距
mm
a
正应力
MPa
T
剪应力
MPa
P
密度
3
kg / m
1.
一、毕业设计（论文）题目
55000Nmi^h烟气热量回收板式换热器
3.10压力试验检验报告26
3.11工程造价26
4.板式换热器安装、使用、维修、保养28
5.总结30
参考文献31
致谢32
术语表
符号
名称
单位
A
面积
m2
b
板片宽
m
c
板式换热器技术规格书
板式换热器技术规格书技术规格书一、产品概述二、技术参数1.换热面积：板式换热器的换热面积为XXX平方米。
2.最大设计压力：板式换热器的最大设计压力为XXXMPa。
3.最大设计温度：板式换热器的最大设计温度为XXX℃。
4.工作介质：板式换热器的工作介质为XXX。
5.流量范围：板式换热器的设计流量范围为XXXm³/h。
6.热传导系数：板式换热器的热传导系数为XXXW/(m²·℃)。
7.腐蚀防护：板式换热器的腐蚀防护采用XXX材质。
三、技术要求及性能指标1.换热效率：板式换热器的换热效率应达到XXX以上。
2.压降：板式换热器的单侧压降不应超过XXXPa。
3.泄漏率：板式换热器在最大设计压力下的泄漏率不得超过XXX%。
4.清洗周期：板式换热器的清洗周期应不少于XXX个工作周期。
5.尺寸要求：板式换热器的尺寸应符合设计要求，横截面积及顶底板厚度应满足强度要求。
6.耐压性能：板式换热器应能承受设计压力下的静压试验。
7.使用寿命：板式换热器的设计使用寿命为XXX年。
8.安全性：板式换热器的安全系统应符合国家相关安全标准，并具备过压、过温等保护功能。
四、检测与验收1.板式换热器应符合国家相关标准和技术规范的要求，并具备产品合格证明文件。
3.出厂前应对板式换热器进行全面检查和验收，确保产品质量符合技术规格书的要求。
五、工程实施要求1.板式换热器的设计、制造、安装和调试应符合国家相关规范和标准。
2.板式换热器的安装过程中，应注意避免与其他设备、管线等发生碰撞，保证设备的完好无损。
3.设备安装完成后，应进行调试并记录相关参数以验证板式换热器的性能。
4.设备维护保养应按照制造商提供的操作手册进行，并定期对设备进行检查和维护。
六、售后服务1.供应商将提供一份完整的产品操作手册，包括设备的使用、安装、维护等内容。
2.提供一年的免费维修保修服务，保证设备正常运行。
3.供应商将提供技术支持，协助用户解决设备运行中的问题。
板式换热器设计
示例：2×3＋1×5／1×11 即是一个多流程组合 表示：甲：三个流道有二程，五个流道有一程／乙： 十一个流道有一程
图2-4(a) 单程流动
流动的形式可以根 据不同的工艺要求进 行组合。单程、双程、 多程均可，使之达到 最佳换热效果。
冷热流体在通道 中交错流动，流动 形式近似于全逆流。
图2-4(b) 多程流动
人字形板片：网状三维流动 水平平直波纹板片：二维流动 • 同种板型，波纹结构参数不同会使流动情况不同。 • 流体进出板片角孔的位置及板片尺寸的长宽比、流程组 合都会影响板间流体的流动。
2 传热过程
板式换热器中冷热流体之间的换热一般通过以下过程来完成。 （1）流体对流换热
热量的传递一方面靠流体质点的不断运动的混合，即 对流作用；另一方面依靠由于流体和壁以及流体各处存 在温差而造成的导热左右，这种对流和导热同时存在的 过程称为对流换热。
影响对流换热的因素有很多，如流体的物性，换热器 表面形状、大小，流体的流动方式等。
对流换热量的计算公式
( ) ( ) Q = α tw − t f A 或 q = α tw − t f
（2）相变换热
A）凝结换热 蒸汽和低于相应压力下饱和温度的壁面相接触，蒸
汽就会释放出气化潜热而在壁面上凝结成液体，这种 现象称为凝结换热。
如图1所示。
图2-2 板式换热器结构图
板片为传热元件，垫片为密封元件，垫片粘贴在板片 的垫片槽内。
粘贴好垫片的板片，按一定的顺序置于固定压紧板和 活动压紧板之间，用压紧螺柱将固定压紧板、板片、 活动压紧板夹紧。
压紧板、导杆、压紧装置、前支柱统称为板式换热器 的框架。
按一定规律排列的所有板片，称为板束。
板式换热器是一种新型、高效、紧凑的热交换器。 具有传热系数高。对数平均温差大、占地面积小、 质量轻、价格低、清洗方便、很容易改变换热面积或 流程组合等优点。 板式换热器的发展比较快，其性能也越来越高，目 前板式换热器的最高压力达28MPa，最高操作温度达 360℃。在压力和温度不太高的换热场合，板式换热 器已逐步代替管壳式换热器。 广泛应用于食品、化工、机械、能源等行业。
板式换热器组装指导书
板式换热器组装指导书1板式换热器应按流程组合设计图进行组装。
2板片在装配前应进行清洗，垫片槽和波纹表面不应有污物。
3当垫片用粘结剂粘贴在板片垫片槽内时，不应有扭曲与松脱，若采用其它非粘贴方法将垫片固定在板片垫片槽内时，亦不应有扭曲和偏离板片垫片槽等情况。
4装配U型托架和上下导柱时要保持水平，不能出现倾斜现象。
5组装时，宜均匀对称地拧紧夹紧螺柱（或顶杆），以保持板片的平行状态。
组装后，当夹紧尺寸L小于1000mm时，两压紧板间的平行度偏差不应大于2mm，当夹紧尺寸L大于或等于1000mm时，两压紧板间的平行度偏差不应大于夹紧尺寸L的3‰，且不大于4mm。
艾瑞德板式换热器（江阴）有限公司作为专业的可拆式板式换热器生产商和制造商，专注于可拆式板式换热器的研发与生产。
ARD艾瑞德专业生产可拆式板式换热器（PHE）、换热器密封垫（PHEGASKET）、换热器板片(PHEPLATE)并提供板式换热器维护服务（PHEMAINTENANCE）的专业换热器厂家。
ARD艾瑞德拥有卓越的设计和生产技术以及全面的换热器专业知识，一直以来ARD致力于为全球50多个国家和地区的石油、化工、工业、食品饮料、电力、冶金、造船业、暖通空调等行业的客户提供高品质的板式换热器，良好地运行于各行业，ARD已发展成为可拆式板式换热器领域卓越的厂家。
ARD艾瑞德同时也是板式换热器配件（换热器板片和换热器密封垫）领域专业的供应商和维护商。
能够提供世界知名品牌（包括：阿法拉伐/AlfaLaval、斯必克/SPX、安培威/APV、基伊埃/GEA、传特/TRANTER、舒瑞普/SWEP、桑德斯/SONDEX、艾普尔.斯密特/API.Schmidt、风凯/FUNKE、萨莫威孚/Thermowave、维卡勃Vicarb、东和恩泰/DONGHWA、艾克森ACCESSEN、MULLER、FISCHER、REHEAT等）的所有型号将近2000种的板式换热器板片和垫片，ARD艾瑞德实现了与各品牌板式换热器配件的完全替代。
板式换热器设计指导书
板式换热器设计指导书胡雨燕热能与环境工程研究所2006-10-15一、 板式换热器简介1.1可拆式板式换热器的基本结构板式换热的基本构造如图1所示。
图1 板式换热器的基本构造板片是传热元件，一般由0.6~0.8mm的金属板压制成波纹状，波纹板片上贴有密封垫圈。
板片按设计的数量和顺序安放在固定压紧板和活动压紧板之间，然后用压紧螺柱和螺母压紧，上、下导杆起着定位和导向作用。
固定压紧板、活动压紧板、导杆、螺柱、螺母、前支杆可统称为板式换热器的框架；众多的板片、垫片可称为板束。
分析以上的结构和零部件的组成，可见其零部件品种少，且通用性极强，这十分有利于成批生产及使用维修。
1.2可拆式板式换热器的基本参数1.2.1 单板计算换热面积a在垫片内侧参与换热部分的板片展开面积。
按式（1）计算：1a a ⋅=φ （1）式中：—单板计算换热面积，；a 2m φ—展开系数，板片展开面积与投影面积之比，按式（2）计算tt '=φ （2）式中：'t —波纹节距展开长度，mm ； t —波纹节距（如图2 所示），mm ；1a —在垫片内侧参与换热部分的板片投影面积，。
2m 注:若导流区与波纹区波纹节距相差较大时，应分别计算导流区与波纹区的换热面积，两者相加1.2.2 单板公称换热面积经圆整后的单板计算换热面积，一般圆整到小数点后2位。
如单板计算换热面积为0.346，圆整后的公称换热面积为0.35。
2m 2m 图21.2.3 板间距b板式换热器相邻两板片间的平均距离b ，如图2 所示。
1.2.4 当量直径De四倍的板间通道截面积与其湿润周边之比，按式（4）计算。
b SA D se 24≈=（4） 式中：—通道截面积，s A 2m S —参与传热的湿润周长，m 。
1.2.5 换热器换热面积A经圆整后的整台板式换热器中有效换热板片数(板片总数减2)与单板计算换热面积之积，按式（5）计算：)2(−=p N a A （5）式中：—板片总数。
板式换热器设计说明
该项目来源于燕化正邦公司大型石化用板式换热器研发项目。
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高效换热器。
国外自20世纪30年代开始,板式换热器的应用已非常普遍。
我国20世纪70年代,开始批量生产板式换热器。
近年来,板式换热器技术日益成熟,与传统管壳式换热器相比,其占地面积小、传热效率高、体积小、重量轻、污垢系数低、拆卸方便、板片品种多、适用范围广,在各个行业得到了广泛应用。
但是，传统板式换热器大多是可拆式的，主要以橡胶垫片密封，通常承压在2.0 MPa以下、耐温在200℃以下、容易泄漏，因此在石油化工装置中很少使用。
目前，板式换热器技术的发展趋势是:第一,板式换热器单元和单片面积大型化。
第二,采用无密封垫连接技术。
第三,由一种规格的板片设计几种不同波形夹角,以满足有不同压力降要求的场合。
第四,板片材料多样化,已使用了不锈钢、钛合金、高铬镍合金、蒙乃尔哈氏合金等材料,甚至还推出了石墨式换热器。
这促使产生了一种新型板式换热器---全焊接板式换热器，它具有以下优点：第一，组装、运输、吊装简单，便于向超大型发展。
第二，可采用多种不同的波纹板片作为传热元件，具有传热效率高、压降小、结构紧凑、占地面积小、金属耗量低等优势。
第三，采用焊接密封，避免了传统板式换热器胶垫密封受温度、压力的限制，设备的可靠性得到大幅提高。
适合装置长周期高可靠运行，特别是可以解决一些工业装置大型化或扩容改造由于设备庞大难以制造或受空间限制场地不足的矛盾。
符合当前国家节能环保的产业政策，在石化、电力、冶金、环保等行业具有非常广阔的推广使用前景。
国外如瑞典阿法拉伐公司生产的紧凑型COMPABLOC换热器是全焊接的,该产品核心部件采用零腐蚀的设计理念，板片及与介质接触的部位均由316L或其他高等级耐腐材料，板片厚度通常不小于1mm，非常适用于化学侵蚀性非常强的工况,适用于处理高温和高压,液体/液体工位,以及用作冷疑器、再沸器的蒸气加热器。
板式换热器课程设计报告书
......南京工业大学《材料工程原理 B》课程设计设计题目：板式换热器设计2－油处理能力 20000 公斤油 / 小时专业：高分子材料班级：学号：姓名：日期：2013 、1、 4----2013、1、14指导教师：张老师设计成绩：日期：高材 1001 班---- “板式换热器设计组2”任务书（一）设计题目板式换热器设计－油处理能力 20000 公斤 / 小时（二）设计任务及操作条件1、处理能力见下表2、设备型式板式换热器3、操作条件（1）油：入口温度 70℃，出口温度 40℃（2）冷却介质：工业硬水，入口温度 20℃，（3）水的流量为 20000kg/h（4）油侧与水侧允许压强降：不大于 105 Pa（5）油定性温度下的物性参数：名称Cp (kj/ ㎏.℃)（Pa.s）(W/m. ℃)（k g/m 3）油850 1.8 3.2×10-30.12目录一、设计方案简介 (5)1.1 板式换热器简介 (5)1.2 板式换热器的应用 (5)1.3 板式换热器的组装形式 (5)1.4 板式换热器的各种选择 (6)（ 1）类型的选择 (6)（ 2）板型的选择 (6)（ 3）单片面积的选择 (6)（ 4）流速的选择 (7)......（ 5）流程的选择 (7)（ 6）流向的选择 (7)（ 7）流道数的选择 (8)二、工艺流程简图 (8)三、工艺计算和主题设备设计 (9)3.1确定物性数据 (9)1热负荷 (9)2平均温差 (9)3定性温度下物性数据 (10)4初估换热面积及初选板型 (10)5 核算总传热系数 (12)6传热面积 (12)7压差计算 (12)四、设计结果一览表 (14)五、附图 (15)六、辅助设备的选择 (16)七、参考文献 (17)七、课程设计感言 (18)一、设计方案简介选择设计方案的原则是保证达到工艺要求的热流量，操作上要安全可靠，结构上要简单，可维护性好，要能节省操作费用和设备投资，设计方案主要包括：1.1 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。
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力、冶金、造船业、暖通空调等行业的客户提供高品质的板式换热器，良好
地运行于各行业，ARD已发展成为可拆式板式换热器领域卓越的厂家。
ARD艾瑞德同时也是板式换热器配件（换热器板片和换热器密封垫）领域专
业的供应商和维护商。能够提供世界知名品牌（包括：阿法拉伐
/AlfaLaval、斯必克/SPX、安培威/APV、基伊埃/GEA、传特/TRANTER、舒瑞
加
1.2.2单板公称换热
面积
图2
经圆整后的单板计算换热面积，一般圆整到小数点后
2位。如单板计算换热面积为0.346m2，圆整后的公称换热面积为0.35m2。
1.2.3板间距b
板式换热器相邻两板片间的平均距离b，如图2所示。
1.2.4当量直径De
四倍的板间通道截面积与其湿润周边之比，按式（4）计算。
4As
可拆式板式换热器（PHE）、换热器密封垫（PHEGASKET）、换热器板片
(PHEPLATE)并提供板式换热器维护服务（PHEMAINTENANCE）的专业换热器厂
家。
ARD艾瑞德拥有卓越的设计和生产技术以及全面的换热器专业知识，一直以
来ARD致力于为全球50多个国家和地区的石油、化工、工业、食品饮料、电
2
a=φ⋅a1
（1）
式中：a—单板计算换热面积，m2；
φ—展开系数，板片展开面积与投影面积之比，按式（2）
计算
t
'
（2
φ=
）
t
式中：t'—波纹节距展开长度，
mm；t—波纹节距（如图2所
示），mm；
a1—在垫片内侧参与换热部分的板片投影面积，m2。 注:若导流区与波纹区波纹节距相差较大时，
应分别计算导流区与波纹区的换热面积，两者相
全球几十个国家的板式换热器客户正在使用ARD提供的换热器配件或接受ARD
的维护服务（包括定期清洗、维修及更换配件等维护服务）。
无论您身在何处，无论您有什么特殊要求，ARD都能为您提供板式换热器工作压力
板式换热器在正常工作情况下任何一侧可能出现的最高压力。
设计压力
在相应的设计温度下，用以保证板式换热器正常工作的压力，该压力值不得
低于工作压力。
（4
De=
≈2b
）
S
式中：As—通道截面积，m2 S—参与传热的湿润周长，m。
1.2.5换热器换热面积A
经圆整后的整台板式换热器中有效换热板片数(板片总数减2)与单板计算换
热面积之积，按式（5）计算：
A=a(Np−2)
（5）
艾瑞德板式换热器（江阴）有限公司作为专业的可拆式板式换热器生产
商和制造商，专注于可拆式板式换热器的研发与生产。ARD艾瑞德专业生产
板式换热器设计指导书 艾瑞德板式换热器
1 一、板式换热器简介 1.1 可拆式板式换热器的基本结构
板式换热的基本构造如图1所 示。 图1板式换热器的基本构造 板片是传热元件，一般由0.6~0.8mm的金属板压制成波纹状，波纹板片上贴 有密封垫圈。板片按设计的数量和顺序安放在固定压紧板和活动压紧板之间， 然后用压紧螺柱和螺母压紧，上、下导杆起着定位和导向作用。固定压紧板、 活动压紧板、导杆、螺柱、螺母、前支杆可统称为板式换热器的框架；众多的 板片、垫片可称为板束。 分析以上的结构和零部件的组成，可见其零部件品种少，且通用性极强， 这十分有利于成批生产及使用维修。 1.2可拆式板式换热器的基本 参数1.2.1单板计算换热面积a 在垫片内侧参与换热部分的板片展开面积。按式（1）计算：
普/SWEP、桑德斯/SONDEX、艾普尔.斯密特/API.Schmidt、风凯/FUNKE、萨
莫威孚/Thermowave、维卡勃Vicarb、东和恩泰/DONGHWA、艾克森
ACCESSEN、MULLER、FISCHER、REHEAT等）的所有型号将近2000种的板式换
热器板片和垫片，ARD艾瑞德实现了与各品牌板式换热器配件的完全替代。