全焊接板式換熱器產(chǎn)品特點(diǎn)及工藝淺析

陳靜

摘要：全焊接板式換熱器作為一種高效換熱設(shè)備，在傳熱效率高、氣-液及液-液換熱場(chǎng)合得到廣泛應(yīng)用。本文通過闡述全焊接板式換熱器的特點(diǎn)，對(duì)全焊接板式換熱器制造工藝進(jìn)行分析，同時(shí)提出相應(yīng)的政策建議，進(jìn)而為應(yīng)用全焊接板式換熱器提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：換熱器 焊接板 焊接工藝

全焊接板式換熱器作為一種高效換熱設(shè)備，融合了集板式換熱器和管殼式換熱器的優(yōu)點(diǎn)，一方面保留了板式換熱器高效、結(jié)構(gòu)緊湊的特點(diǎn)，另一方面兼具管殼式換熱器耐高溫、高壓的特點(diǎn)，是一些特殊熱交換工藝中替代管殼式換熱器的最理想的設(shè)備?；ぁ⑹?、動(dòng)力、冶金等領(lǐng)域的加熱、冷卻、冷凝、蒸發(fā)等過程中，全焊接板式換熱器得到廣泛的應(yīng)用。

1 產(chǎn)品特點(diǎn)

1.1 適用范圍廣。由于全焊接板式換熱器不需要橡膠密封墊密封，可焊接和沖壓的材料都可以制造，以及多樣化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在各種溫度、壓力物理特性，以及空間條件下，都可以運(yùn)用。

1.2 傳熱效率高。在板片結(jié)構(gòu)上，全焊接板式換熱器采用了可拆卸式板式換熱器，其復(fù)雜的流體流動(dòng)形態(tài)，通過改變板片形狀及間距就可以產(chǎn)生，進(jìn)而在一定程度上發(fā)揮了其傳熱能力，雷諾數(shù)幾百時(shí)即可達(dá)到湍流效果，得到較高的傳熱性能，與管殼式換熱器相比，總傳熱系數(shù)為管殼式換熱器的3-5倍；同樣的工況條件，其面積僅為管殼式換熱器面積的1/3-1/4；另外全焊接板式換熱器的污垢系數(shù)最小僅為列管式換熱器的1/5，因而其換熱性能極佳。

1.3 壓力損失小。獨(dú)特的板片結(jié)構(gòu)，可以使流體充滿板片形成的流道，在這種情況下，所有的板片表面都參與了熱交換，在流道中，介質(zhì)可以實(shí)現(xiàn)無死區(qū)的流動(dòng)，進(jìn)而在一定程度上可以減少動(dòng)能的消耗，進(jìn)一步節(jié)省了運(yùn)行成本。

1.4 不易結(jié)垢。壓制為波紋形狀的板片四周焊接后，在運(yùn)行過程中，受熱應(yīng)力的影響和制約，導(dǎo)致板片內(nèi)側(cè)自由伸縮，進(jìn)而不容易形成板片表面垢層。

1.5 結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小。全焊接板式換熱器結(jié)構(gòu)緊湊，適用空間條件伸縮范圍大，可自由交換。單位面積內(nèi)的換熱面積為管殼式換熱器的2-5倍，也不需要預(yù)留抽出管束的維修空間，實(shí)現(xiàn)同樣的換熱任務(wù)時(shí)，全焊接板式換熱器的占地面積約為管殼式換熱器的1/6-1/10，可以大大減少基建投資費(fèi)用。

1.6 結(jié)構(gòu)形式多樣化。根據(jù)用戶安裝空間以及具體工況參數(shù)的要求，通過計(jì)算軟件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)、選型，改變流程組合，以及換熱芯體和外殼結(jié)構(gòu)的合理匹配，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)形式的多樣化。

2 全焊接板式換熱器制造工藝描述

2.1 板片設(shè)計(jì)：全焊接板式換熱器構(gòu)成換熱芯體的板片是全焊接板式換熱器的核心元件，冷熱流體的換熱發(fā)生在板片表面上，所以它是傳熱元件，此外板片還要承受兩側(cè)換熱介質(zhì)的壓差，因此，設(shè)計(jì)把得到的傳熱效率高、流體阻力低、承受能力大的波紋形式的板片作為目標(biāo)，確定了合理的波紋節(jié)距和高度，水平平直的分段波紋形成板片，使截止流動(dòng)分配更加均勻，達(dá)到傳熱效率高承受能力大的目的。

板片組成的換熱芯體結(jié)構(gòu)對(duì)凝結(jié)傳熱更為有利，因?yàn)樗膫鳠崦媸怯啥鄠€(gè)段組成的，可以有效阻止凝結(jié)液膜的增長(zhǎng)，而這更是凝結(jié)傳熱的關(guān)鍵，所以在換熱器計(jì)算時(shí)的基本常數(shù)就較高，得到的傳熱系數(shù)也高。

2.2 板片壓制及模具技術(shù)：板片的成型采用自動(dòng)成型線實(shí)現(xiàn)，板長(zhǎng)最大可達(dá)12m，根據(jù)設(shè)計(jì)工況可任意調(diào)整。在板片壓制過程中使用了自動(dòng)跟蹤定位，使板片的壓制精度進(jìn)一步提高，因而提高了換熱器的組裝精度。

壓制模具的加工采用了激光掃描和數(shù)控銑床仿形加工新工藝，使得模具的加工精度很高，避免了壓制過程中板片開裂、拉傷、板片減薄量不一致、表面粗糙度差的技術(shù)難題，大大提高了板片的成型質(zhì)量。

2.3 結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì)：全焊接板式換熱器的主要承壓件有壓板、側(cè)板、端板和兩側(cè)的蓋板，依照GB150《鋼制壓力容器》、《材料力學(xué)》、《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》等有關(guān)資料進(jìn)行了強(qiáng)度和剛度計(jì)算，得到計(jì)算厚度。

2.4 焊接工藝：換熱器的換熱芯體所有焊縫均采用微機(jī)控制自動(dòng)焊接新技術(shù)，計(jì)算機(jī)自動(dòng)跟蹤檢測(cè)、自動(dòng)調(diào)整焊接工藝，保證了焊接質(zhì)量。自動(dòng)氬弧焊機(jī)焊接：通過攝像電視監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)焊縫的人為監(jiān)控，通過顯示器觀察焊弧情況，并調(diào)整焊槍的位置，達(dá)到控制焊接質(zhì)量的目的，同時(shí)可以間斷自動(dòng)存儲(chǔ)瞬間焊接參數(shù)，根據(jù)需要隨時(shí)調(diào)出，達(dá)到追蹤目的。板片經(jīng)過壓型、焊縫、氬弧焊等多道工序的加工，焊縫密集，焊接存在殘余應(yīng)力，芯體組焊后，對(duì)芯體焊接部位采用時(shí)效、震動(dòng)等熱處理方法消除焊接應(yīng)力。

2.5 設(shè)備組成：全焊接板式換熱器由板片、壓板、承壓板、端板、盲板、設(shè)備法蘭、半圓殼體、支架、夾緊螺栓、接管、平焊法蘭等零部件組成。

3 結(jié)論

全焊接板式換熱器的板型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、傳熱效率高、綜合性能好，在一定程度上徹底解決了管殼式換熱器和可拆卸板式換熱器存在的死區(qū)現(xiàn)象。與可拆卸板式換熱器相比，通過采用周邊組焊的板束形式，取消了密封墊片，所以耐熱、耐壓性能比較優(yōu)越。對(duì)于板片系模塊化結(jié)構(gòu)，結(jié)合工藝要求，可以對(duì)流程形式、流道面積大小進(jìn)行調(diào)整。

全焊接板式換熱器作為新一代高效換熱設(shè)備，融合了板式換熱器和管殼式換熱器的優(yōu)點(diǎn)，適用于傳熱效率高、氣-液及液-液換熱場(chǎng)合，在一些特殊熱交換工藝中，是替代管殼式換熱器的理想設(shè)備。

參考文獻(xiàn)：

[1]史立波，王新燕.板式換熱器在酒精生產(chǎn)上的應(yīng)用[J].石油化工設(shè)備，2004（01）.

[2]張曼麗，李德舉，何海瀾，董強(qiáng)林.全焊式板式換熱器[J].專利庫，2003（02）.

[3]李德舉，何海瀾，董強(qiáng)林，王新燕.全焊式板式換熱器在熱電聯(lián)產(chǎn)供熱系統(tǒng)應(yīng)用[J].石油化工設(shè)備，2001（11）.