其他類(lèi)型板式熱交換器的結(jié)構(gòu)常見(jiàn)的用于液一液換熱的板式熱交換器也可用于相變換熱(蒸發(fā)或冷凝),但效果較差為了適用于相變換熱,有專用的板式蒸發(fā)器和板式冷凝器。
圖3.12所示為英國(guó)APV公司的板式蒸發(fā)器。其中,每4塊加熱蒸汽冷凝及溶液蒸發(fā)的板組成一個(gè)單元體(圖中為板1一4)。溶液從升膜板(圖中板2)下部?jī)蓚€(gè)角孔進(jìn)入,形成的蒸汽及濃縮液通過(guò)頂部轉(zhuǎn)換孔流經(jīng)降膜板(板4),由底部的大矩形角孔排出。加熱蒸汽則由靠近板側(cè)面的大矩形角孔進(jìn)入,從底部凝液孔排出,這種板式蒸發(fā)器的特點(diǎn)是,角孔(指加熱蒸汽及蒸發(fā)形成的蒸汽所流經(jīng)的孔)相當(dāng)大,板面為平板面,并且板間距較大,以減少蒸汽通道及凝結(jié)與蒸發(fā)兩流道中的流阻。圖3.13所示為板式冷凝器的傳熱板片,其通氣體的角孔很大,波紋節(jié)距也較大,使流體阻力顯著減小,冷凝傳熱效果提高,
由于板式熱交換器是由若干傳熱板片疊裝而成,板片很薄且具有波紋形表面,因而帶來(lái)
一系列優(yōu)點(diǎn)。由于波紋板片的交叉相疊使通道內(nèi)流體形成復(fù)雜的二維或三維流動(dòng)(圖3.14)和窄的板間距,大大加強(qiáng)了流體的擾動(dòng),因而能在很小的數(shù)時(shí)形成湍流和高的傳熱系數(shù)。
臨界雷諾數(shù)在10~400范圍內(nèi),具體數(shù)值取決于幾何結(jié)構(gòu)),附錄A中列有一般情況下板式熱交換器的傳熱系數(shù)值,據(jù)資料介紹,在同一壓力損失下,板式熱交換器每平方米傳熱面積所傳遞的熱量為管殼式的6一7倍。加之板片很薄,其緊湊性約為管殼式的3倍,可達(dá)到300m2/m以上,在同一熱負(fù)荷下其體積為管殼式的1/5~1/10.對(duì)于可拆式板式熱交換器不僅清洗、檢修方便,而且可按需要,方便地通過(guò)增減板片數(shù)和流程的多種組合,達(dá)到不同的換熱要求和適應(yīng)不同的處理量。此外,在板式熱交換器中還可以通過(guò)采用加裝隔板的辦法在臺(tái)熱交換器中實(shí)現(xiàn)三種以上流體之間的熱交換。如圖3.15所示為同時(shí)與三種流體換熱,進(jìn)行牛奶的巴氏殺菌(從約73℃的預(yù)熱牛奶加熱到85℃)、熱回收(從85℃冷卻到17℃)和冷卻(從17℃冷卻到5℃)。
板式熱交換器所存在的主要問(wèn)題是它的操作壓力和溫度的提高受到結(jié)構(gòu)的限制。國(guó)內(nèi)一般的板式熱交換器只能用于0.6MPa以下的壓力和120~150℃的溫度。經(jīng)過(guò)板片型式和框架結(jié)構(gòu)的改進(jìn),采用新型的密封墊片和板片材料,耐壓和耐溫均已有相當(dāng)大的提高。現(xiàn)在國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的板式熱交換器的最大單片面積達(dá)到2.0m以上,最高工作壓力1.6MPa,最高工作溫度200℃。對(duì)于許多工業(yè)的熱工過(guò)程,尤其是流體有腐蝕性而必須使用貴重金屬材料制造的,在壓力1.5MPa和溫度150℃以下的條件下,存在板式熱交換器逐漸取代管殼式的趨勢(shì)。至于板式熱交換器由于流道狹窄和角孔的限制而難以實(shí)現(xiàn)大流量運(yùn)行的問(wèn)題,由于大型板式熱交換器的出現(xiàn)和采用多段并聯(lián)操作的方法使得它已不能成為主要的問(wèn)題。