板式換熱器的設(shè)計(jì)優(yōu)化方案，旨在很好的發(fā)揮板式換熱器的環(huán)保節(jié)能。提高板換器的效能是一個(gè)綜合經(jīng)濟(jì)效益問題，應(yīng)通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定。提高板換的傳熱率和降低換熱器的阻力應(yīng)同時(shí)考慮，而且應(yīng)合理選用板片材質(zhì)和橡膠密封墊材質(zhì)及安裝方法，保證板式換熱器運(yùn)行，延長換熱器使用壽命。 

      板式換熱器設(shè)計(jì)的優(yōu)化方法有以下5種
      1、 提高傳熱效率
      板式換熱器是間壁傳熱式換熱器，冷流體通過換熱器板片傳熱，流體與板片直接接觸，傳熱方式為熱傳導(dǎo)和對流傳熱。提高板式換熱器傳熱效率的關(guān)鍵是提高傳熱系數(shù)和對數(shù)平均溫差。
      提高板式換熱器傳熱系數(shù)只有同時(shí)提高板片冷熱兩側(cè)的表面熱系數(shù)，減小垢層熱阻，選用熱導(dǎo)率高的板片，減小板片的厚度，才能有效提高換熱器的傳熱系數(shù)。
      ① 提高板片的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)
      由于板換器的波紋能使流體在較小的流速下產(chǎn)生湍流，因此能獲得較高的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)與板片波紋的幾何結(jié)構(gòu)及介質(zhì)的流動(dòng)狀態(tài)有關(guān)。板片的波紋包括人字形、平直形、球形等。經(jīng)過多年的研究和實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，波紋斷面形狀為三角形的人字形板片具有較高的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，且波紋的夾角越大，板片流道內(nèi)介質(zhì)流速越高，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)越大。
      ② 減小污垢層熱阻
      減小板換的污垢層熱阻的關(guān)鍵是板片結(jié)構(gòu)。板片結(jié)構(gòu)厚度為1㎜時(shí)，傳熱系數(shù)降低約10。因此，要注意監(jiān)測換熱器冷熱兩段的水質(zhì)，防止板片結(jié)構(gòu)，并防止水中雜物附著在板片上。有些供熱單位為防止盜水及鋼件腐蝕，在供熱介質(zhì)中添加藥劑。因此，要注意水質(zhì)和粘性藥劑引起雜物玷污換熱器板片。如果水中有粘性雜物，應(yīng)采用專用過濾器進(jìn)行處理。選用藥劑時(shí)，宜選擇無粘性的藥劑。
      ③ 選用導(dǎo)熱率高的板片
      板片材質(zhì)可選擇奧氏體不銹鋼、鈦合金、鋼合金等。不銹鋼的導(dǎo)熱性能好，熱導(dǎo)率約14.4W/(mk)，強(qiáng)度高，沖壓性能好，不易被氧化，價(jià)格比鈦合金和銅合金低，但其耐氯離子腐蝕的能力差。
      ④ 減小板片厚度
      板片的設(shè)計(jì)厚度與其耐腐蝕性能無關(guān)，與板式換熱器的承壓能力有關(guān)。板片加厚，能提高板式換熱器的承壓能力。采用人字形板片組合時(shí)，相鄰板片互相倒置，波紋相互接觸，形成了密度大、分布均勻的指點(diǎn)，板片角及邊緣密封結(jié)構(gòu)已逐步完善，使板式換熱器具有很好的承壓能力。在滿足換熱器承壓能力的前提下，應(yīng)盡量選用較小的板片厚度。

      2、 提高對數(shù)平均溫差
      板式換熱器流型有逆流、順流和混合流型。在相同工況下，逆流時(shí)對數(shù)平均溫差大，順流時(shí)小，混合流型介于二者之間。提高板式換熱器對數(shù)平均溫差的方法盡可能采用逆流或接近逆流的混合流型，盡可能提高熱側(cè)流體的溫度，降低冷側(cè)流體的溫度。
      3、 進(jìn)出口管位置的確定
      對于單流程布置的板式換熱器，為檢修方便，流體進(jìn)出口管應(yīng)盡可能布置在換熱器固定端一側(cè)。介質(zhì)的溫差越大，流體的自然對流越強(qiáng)，形成的滯留帶的影響越明顯，因此介質(zhì)進(jìn)出口位置應(yīng)按熱流體上進(jìn)下出，冷流體下進(jìn)上出布置，以減小滯留帶的影響，提高傳熱效率。

      4、 降低板式換熱器阻力的方法
      提高板間流道內(nèi)介質(zhì)的平均流速，可提高傳熱效率，減小換熱器面積。但提高流速，將加大板式換熱器的阻力，提高循環(huán)泵的耗電量和設(shè)備造價(jià)，通過提高流速獲得稍高的傳熱系數(shù)不經(jīng)濟(jì)。但冷熱介質(zhì)流體比較大時(shí)，可采用以下方法降低換熱器的阻力，并保證有較高的傳熱系數(shù)。
      ① 采用熱混合板
      熱混合板的板片兩面波紋幾何結(jié)構(gòu)相同，板片按人字形波紋的夾角分為硬板和軟板，夾角大于90°（一般120°左右）為硬板，夾角小于90°（一般79°左右）為軟板。熱混合板硬板的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)高，流體阻力大，軟板則相反。硬板和軟板進(jìn)行組合，可組成高、中、低三種特性的流道，滿足不同工況的要求。
      冷熱介質(zhì)流量比較大時(shí)，采用熱混合板比采用對稱型單流程的換熱器可減少板片面積。熱混合板冷熱兩側(cè)的角孔直徑通常相等，冷熱介質(zhì)流量比過大時(shí)，冷介質(zhì)一側(cè)的壓力損失很大。另外，熱混合板設(shè)計(jì)技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)很好的匹配，往往導(dǎo)致節(jié)省板片面積有限。因此，冷熱介質(zhì)流量比過大時(shí)不宜采用熱混合板。
      ② 采用非對稱型板片換熱器
      對稱型板式換熱器有板片兩面波紋幾何結(jié)構(gòu)相同的板片組成，形成冷熱流道截面積相等的板式換熱器。非對稱型板式換熱器根據(jù)冷熱流體的傳熱特性和壓力降要求，改變板片兩面波形幾個(gè)結(jié)構(gòu)，形成冷熱流道截面積不等的板式換熱器，寬流道一側(cè)的角直徑較大。非對稱型板式換熱器的傳熱系數(shù)下降微小，且壓力將大幅減小。冷熱介質(zhì)流量比較大時(shí)，采用非對稱型單流程比采用對稱型單流程的換熱器可減少板片面積15—30。
      ③ 采用多流程組合
      當(dāng)冷熱介質(zhì)流量較大時(shí)，可以采用多流程組合布置，小流量一側(cè)采用較多的流程，以提高流速，獲得較高的傳熱系數(shù)。大流量一側(cè)采用較小的流程，以降低板式換熱器阻力。多流程組合出現(xiàn)混合流型，平均傳熱溫差稍低。采用多流程組合的板式換熱器的固定端板和活動(dòng)端板均有接管，檢修時(shí)工作量大。
      ④ 設(shè)換熱器旁通管
      當(dāng)冷熱介質(zhì)流量比較大時(shí)，可在大流量一側(cè)換熱器出口之間設(shè)旁通管，減少進(jìn)入板式換熱器流程，降低阻力?？杀阌谡{(diào)節(jié)，在旁通管上應(yīng)安裝調(diào)節(jié)閥。該方式應(yīng)采用逆流布置，使冷介質(zhì)出換熱器的溫度較高，保證換熱器出口合流后的冷介質(zhì)溫度能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。設(shè)換熱器旁通管可保證換熱器有較高的傳熱系數(shù)，降低換熱器阻力，但調(diào)節(jié)略繁。
      ⑤ 板式換熱器形式的選擇
      換熱器板間流道內(nèi)介質(zhì)平均流速以0.3—0.6m/s為宜，阻力以不小于100kPa為宜。根據(jù)不同冷熱介質(zhì)流量比，可參照表選用不同形式的板式換熱器，表中非對稱型板式換熱器流道截面積比為2.采用對稱型或非對稱型、單流程或多流程板式換熱器，均可設(shè)置換熱器旁通管，但應(yīng)經(jīng)詳細(xì)的熱力計(jì)算。
      表：不同形式的板式換熱器選用

      5、 橡膠密封墊材質(zhì)及安裝方式
      ① 材質(zhì)的選擇
      水—水換熱器中，冷熱介質(zhì)對橡膠密封墊均無腐蝕性。選用橡膠密封墊材質(zhì)的選擇是耐高溫和密封性能，選擇合理的密封墊。
      ② 安裝方式的選擇
      橡膠密封墊常用安裝方式為粘接式、卡扣式。粘接式是在板式換熱器組裝時(shí)，將橡膠密封墊用膠水粘接在板片密封槽內(nèi)。卡扣式是換熱器組裝時(shí)，利用橡膠密封墊和板片邊緣的卡扣結(jié)構(gòu)，將橡膠密封墊固定在板片密封槽內(nèi)。由于卡扣式安裝工作量很小，換熱器拆卸時(shí)橡膠密封墊損壞率低，而且不存在膠水中可能含有的氯離子造成對板片的腐蝕，因此使用較多。
      ③ 合理選用板片材質(zhì)
      不銹鋼板片可能產(chǎn)生腐蝕失效的現(xiàn)象有點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕、應(yīng)力腐蝕、晶間腐蝕、均勻腐蝕等，應(yīng)力腐蝕的發(fā)生率較高。由氯離子引起的應(yīng)力腐蝕多，板片材質(zhì)可根據(jù)介質(zhì)中的氯離子質(zhì)量濃度按表選用，表中不銹鋼材料牌號(hào)為0Cr18Ni9、0Cr7Ni2Mo2、TAI代表鈦合金。
      表：常用板材材質(zhì)在含氯介質(zhì)中的適用范圍