板式換熱器的特點與優化設計

李旭

DOI：10.19392/j.cnki.16717341.201720106

摘要：板式換熱器的廣泛應用，使我國板式換熱器行業迅速發展起來，與發達國家相比我國的板式換熱器在設計方面存在較大的差距。為了改善我國板式換熱器在設計方面存在的缺陷，本文針對板式換熱器的特點進行了詳細的敘述，同時對板式換熱器進行了優化設計，使得板式換熱器發揮最優的效果。

關鍵詞：板式換熱器；特點；優化設計；展望

板式換熱器是由一系列具有一定波紋形狀的金屬片疊裝而成的一種高效換熱器（如下圖所示）。從構造來看，換熱器的板片之間存在可流通的流道且其斷面較小，板片是熱量相互交換的媒介。板式換熱器相比于傳統的殼管式換熱器更有優勢，在相同的泵功率消耗以及流動阻力情況下，板式熱換器的傳熱系數會更高一籌。

板式換熱器圖

隨著科技的不斷發展和進步，板式換熱器應用領域也在不斷擴大，如輕工業、機械以及空調建筑行業等。板式換熱器具有諸多優勢：首先，板式換熱器單元和單片面積大型化；其次，涌現了許多新型技術，將傳統的落后技術替換掉，例如墊片無膠連接技術，在很大程度上節省了板式換熱器的安裝以及維護時間，給消費者和生產廠商帶來了方便與利益；與此同時，對于產品也進行了升級和改進，利用同一型號的板片設計兩種不同的波形夾角，使得不同壓力降能夠得到滿足；板式換熱器的板片材料類型眾多，如不銹鋼、蒙乃爾哈氏合金等材料。

板式換熱器在生活中有了高效的應用，提高了技術和水平，同時也把我國在這一方面的優勢顯現出來，為以后在這方面的突破打下了扎實的技術基礎。

1 板式換熱器的特點

板式換熱器的特點可分為技術特點和結構特點，技術特點體現出：第一，板式換熱器單元和單片面積大型化。第二，墊片無膠連接技術，在很大程度上節省了板式換熱器的安裝以及維護時間，給消費者和生產廠商帶來了方便與利益；第三，同一型號的板片設計兩種不同的波形夾角，使得不同壓力降能夠得到滿足；第四，板式換熱器的多樣性材料制造工藝，使得產品的質量提高了許多。板式換熱器結構包含傳熱板片、密封墊圈、壓緊裝置以及其他種類的元件，其中傳熱板片對于板式換熱器尤為重要，是板式換熱器的核心組成部分，市場上常見的元件有人字形板、水平平直波紋板等。密封墊圈同樣是板式換熱器的重要組成部分，顧名思義密封的作用就是將流體密封起來，從而起到密封的效果，密封墊片安裝在密封槽內，在工作的狀態下，將會承受到壓力和溫度的雙重作用，對這種情況，應考慮在入口裝設過濾器，或采用再生冷卻系統。

2 板式換熱器的優化設計

2.1 常規設計

通常情況下，常規設計首先要考慮到的就是設計計算這個核心問題。設計計算主要包含兩項工作，第一項任務是傳熱計算，第二項任務是壓力降計算。板式換熱器的工程設計計算相對于傳統的一些換熱器較為簡單，不需要進行元件之間的設計，如果在工作中沒有超出壓力范圍，就不需要在這方面做出校正。則需要做的工作就是在合適的時候排列板塊之間位置，同時計算壓力值的范圍，最終計算出需要的板塊數量和總換熱面積即可。板塊的傳熱與和壓降有著密切的聯系，兩者必須相互相協調完成。

2.2 優化設計

板塊換熱器的優化是熱換器在達到工作要求的條件下，各項指標達到最優。即用最小的成本達到最優指標要求。對于優化的對象，首先要以一個多變量函數作為判斷標準，在自變量（x）的約束范圍之內使得因變量（y）的取值最大或者最小，這樣就達到優化板式換熱器的目的。第一步，找到目標，目標會隨著實際問題的變化而不斷變化。第二步，確定目標函數的決策變量，再設計自變量的取值范圍，通過對不斷變化自變量的取值，得出因變量的最大值與最小值，從而根據要求選擇最優數值，使得換熱器得到優化。

3 未來發展展望

科技的不斷進步使得我們的生活不斷改變，同時板塊換熱器也在不斷發展升級，換熱器的構造中，有許多可以相互流通的流道，其面積較小，通過板片完成熱量的交換，相比于傳統的殼管式換熱器板式換熱器有更大的優勢。在未來的發展中，板式換熱器將借助其諸多優點在各個領域應用更為廣泛，與此同時，板式換熱器的內部結構也會不斷優化升級。

4 結語

隨著板式換熱器在我國的不斷發展，在各行各業的應用日益廣泛，因為其具有成本低廉的優勢，使得換熱器有了更近一步的優勢來迎合市場的步伐，并在以后的市場中占據一席之地。本文針對板式換熱器的特點進行了詳細的敘述，同時對板式換熱器進行了優化設計，使得板式換熱器發揮最優的效果，為之后板式換熱器的優化設計研究奠定了一定的基礎。

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