钛板式热交换器是由一组波纹金属钛板组成,板上有四个角孔,供传热的两种液体通过并进行热交换的换热设备。按结构形式分为:可拆卸式和钎焊式。可拆式钛板式换热器是由许多换热板片(冲压有波纹槽的金属钛薄板),按一定间隔四周通过密封垫片密封,并用夹紧螺柱压紧而成,其角上的孔构成了连续的通道,介质从入口进入通道,并被分配到换热板片之间的流道内,每张板片都有密封垫片,板与板之间的位置是交替放置,两种流体,分别进入各自通道,由板片隔开,一般情况下,两种介质在通道内逆流流动,热介质将热能传递给板片,板片又将热能传递给另一侧的冷介质,从而达到热介质温度降低被冷却,冷介质温度升高得到加热的目的。流体的流量,物理性质,压力降和温度差决定了板片的数量和尺寸。波纹板不仅提高了湍流程度,并且形成许多支承点,足以承受介质间的压力差。
钛板式换热器的特点(主要是钛板式换热器与钛管壳式换热器的比较)
优点:a.传热系数高 由于不同的波纹板相互倒置,构成复杂的流道,使流体在波纹板间流道内呈旋转三维流动,能在较低的雷诺数(一般Re=50~200)下产生紊流,所以传热系数高,一般认为是管壳式的3~5倍。b.对数平均温差大,末端温差小 在管壳式换热器中,两种流体分别在管程和壳程内流动,总体上是错流流动,对数平均温差修正系数小,而板式换热器多是并流或逆流流动方式,其修正系数也通常在0.95左右,此外,冷、热流体在板式换热器内的流动平行于换热面、无旁流,因此使得板式换热器的末端温差小,对水换热可低于1℃,而管壳式换热器一般为5℃。c.占地面积小 板式换热器结构紧凑,单位体积内的换热面积为管壳式的2~5倍,也不像管壳式那样要预留抽出管束的检修场所,因此实现同样的换热量,板式换热器占地面积约为管壳式换热器的1/5~1/10。d.容易改变换热面积或流程组合,只要增加或减少几张板,即可达到增加或减少换热面积的目的;改变板片排列或更换几张板片,即可达到所要求的流程组合,适应新的换热工况,而管壳式换热器的传热面积几乎不可能增加。e.重量轻 板式换热器的板片厚度仅为0.4~0.8mm,而管壳式换热器的换热管的厚度为2.0~2.5mm,管壳式的壳体比板式换热器的框架重得多,板式换热器一般只有管壳式重量的1/5左右。f.价格低 采用相同材料,在相同换热面积下,板式换热器价格比管壳式约低40%~60%。g.制作方便 板式换热器的传热板是采用冲压加工,标准化程度高,并可大批生产,管壳式换热器一般采用手工制作。h.容易清洗 框架式板式换热器只要松动压紧螺栓,即可松开板束,卸下板片进行机械清洗,这对需要经常清洗设备的换热过程十分方便。i.热损失小 板式换热器只有传热板的外壳板暴露在大气中,因此散热损失可以忽略不计,也不需要保温措施。而管壳式换热器热损失大,需要隔热层。j.容量较小 是管壳式换热器的10%~20%。k.单位长度的压力损失大 由于传热面之间的间隙较小,传热面上有凹凸,因此比传统的光滑管的压力损失大。l.不易结垢,由于内部充分湍动,所以不易结垢,其结垢系数仅为管壳式换热器的1/3~1/10。
缺点:a.易堵塞 由于板片间通道很窄,一般只有2~5mm,当换热介质含有较大颗粒或纤维物质时,容易堵塞板间通道。b.密封性较差,易漏泄。需常更换垫圈,较麻烦。c.使用压力受一定限制,一般不超过1MPa。d.使用温度受垫圈材料耐温性能的限制。e.流道小,不适宜于气一气换热或蒸汽冷凝。f.易堵塞,不适用于含悬浮物的流体。g.流阻较管壳式为大。
3.板式应用场合 a.制冷:用作冷凝器和蒸发器。b.暖通空调:配合锅炉使用的中间换热器、高层建筑中间换热器等。c.化学工业:纯碱工业,合成氨,酒精发酵,树脂合成冷却等。d.冶金工业:铝酸盐母液加热或冷却,炼钢工艺冷却等。e.机械工业:各种淬火液冷却,减速器润滑油冷却等。f.电力工业:高压变压器油冷却,发电机轴承油冷却等。g.造纸工业:漂白工艺热回收,加热洗浆液等。h.纺织工业:粘胶丝碱水溶液冷却,沸腾硝化纤维冷却等。i.食品工业:果汁灭菌冷却,动植物油加热冷却等。j.油脂工艺:皂基常压干燥,加热或冷却各种工艺用液。k.集中供热:热电厂废热区域供暖,加热洗澡用水。l.其他:石油、医药、船舶、海水淡化、地热利用。
4.钛板式换热器的整体结构 钛板式换热器是由冲压成形的凹凸钛板组成,通常用模具将工业纯钛等材料的薄板进行压制成槽型或波纹型,由此增加冷热流体的接触面积,同时增大板片的刚度,防止板片受压变形。每个板片的四角各开有一孔,作为介质的通道口,板片四周以及孔的周围压有密封垫片槽,并根据需要在孔的周槽中放置有垫片,起到允许流体或阻止流体进入板面之间通道的作用。基础结构是将数个板片按照换热要求依次排列在支架上,并用固定压紧板和活动压紧板由压紧螺杆压紧,在相邻的板片间就形成了流体通道,借助板片四角的孔口与垫片两侧的通道进行传热。板片的数目可根据需要增减。
钛板式换热器主要材质有钛及钛钯合金。换热板片的波纹形式有:人字形波纹水平波纹,竖直波纹,斜波纹等。我国生产的板式换热器的板片结构形式,绝大多数是以人字形波纹为主,人字形波纹属于典型的网状流动板型结构,包括横向人字形波纹和纵向人字形波纹。其特点是在板间构成的流体通道中,错列地布满了触点,流体在这些触点间环绕流动形成螺旋形的前进轨道,从而产生强烈的扰动,增强了流体的湍流程度。横向人字形波纹板片具有流体顺畅,流动阻力很小,压力降低等特点。但其换热系数也要比纵向人字形波纹的板片稍低一些,因此比较适用于低流速、高粘度、流量比较大的场合。食品工业中用于制盐,乳品,酱油,醋的杀菌、冷却,动植物油加热、冷却,啤酒生产中啤酒、麦芽汁的加热冷却,制糖,明胶浓缩,杀菌、冷却,制造谷氨酸钠等的换热版类型多此类型。
钛板式换热器是一种具有传热效率高、结构紧凑、占地面积小,易于安装得优点,并且可根据不同的工艺要求,非常方便地组合成任意流量形式,因而钛换热器被广泛应用石油、化工、冶金、机械、轻工、食品、医药、电力、涂装、供热等工业领域,近年来在微电子行业的冷却水、纯水和超纯水系统中也被广泛采用。