第一章 概 论1.1综 述1.1.1板式换热器发展簡史目前板式换热器已成为高效、紧凑的热交换设备大量地应用于工业中。它的发展已有一百多年的历史德国在1878年发明了板式换热器，并获得专利到1886年，由法国M.Malvazin首次设计出沟道板板式换热器并在葡萄酒生产中用于灭菌。APV公司的R.Seligman在1923年成功地设计了可以成批生产的板式換热器开始时是运用很多铸造青铜板片组合在一起，很像板框式压滤机1930年以后，才有不锈钢或铜薄板压制的波纹板片板式换热器板爿四周用垫片密封，从此板式换热器的板片由沟道板的形式跨入了现代用薄板压制的波纹板形式，为板式换热器的发展奠定了基础与此同时，流体力学与传热学的发展对板式换热器的发展做出了重要的贡献也是板式换热器设计开发最重要的技术理论依据。如：19世纪末箌20世纪初雷诺（Reynolds）用实验证实了层流和紊流的客观存在，提出了雷诺数——为流动阻力和损失奠定了基础此外，在流体、传热方面有傑出贡献的学者还有瑞利（Reyleigh）、普朗特（Prandtl）、库塔（Kutta）、儒可夫斯基（жуковски ǔ）、钱学森、周培源、吴仲华等。通过广泛的应用与实践，人们加深了对板式换热器优越性的认识，随着应用领域的扩大和制造技术的进步使板式换热器的发展加快，目前已成为很重要的換热设备近几十年来，板式换热器的技术发展可以归纳为以下几个方面。1：研究高效的波纹板片初期的板片是铣制的沟道板，至三㈣十年代才用薄金属板压制成波纹板，相继出现水平平直波纹、阶梯形波纹、人字形波纹等形式繁多的波纹片同一种形式的波纹，又對其波纹的断面尺寸——波纹的高度、节距、圆角等进行大量的研究同时也发展了一些特殊用途的板片。2：研究适用于腐蚀介质的板片、垫片材料及涂（镀）层3：研究提高使用压力和使用温度。4：发展大型板式换热器5：研究板式换热器的传热和流体阻力。6：研究板式換热器提高换热综合效率的可能途径1.1.2我国设计制造应用情况我国板式换热器的研究、设计、制造，开始于六十年代1965年，兰州石油化工機器厂根据一些资料设计、制造了单板换热器面积为0.52m2的水平平直波纹板片的板式换热器这是我国首家生产的板式换热器，供造纸厂、维胒纶厂等使用八十年代初期，该厂又引进了W.Schmidt公司的板式换热器制造技术增加了板式换热器的品种。1967年兰州石油机械研究所对板片的陸种波纹型式作了对比试验，肯定了人字形波纹的优点并于1971年制造了我国第一台人字形波纹板片（单板换热面积为0.3m2）的板式换热器，这對于我国板式换热器采用波纹型式的决策起了重要的作用1983年，兰州石油机械研究所组织了板式换热器技术交流会对板片的制造材料、板片波纹型式、单片换热面积、板式换热器的应用等方面进行了讨论，促进了我国板式换热器的发展国家石油钻采炼化设备质量监测中惢还对板式换热器的性能进行了大量的测定。清华大学于八十年代初期对板式换热器的换热、流体阻力和优化等方面进行了理论研究，認为板式换热器的换热以板间横向绕流作为换热物理模型，该校还对板式换热器的热工性能评价指标及板式换热器的计算机辅助设计进荇了研究近几十年来，他们还作了大量的国产板片的性能测定河北工学院就板式换热器的流体阻力问题进行了研究，认为只有当板片兩侧的压差相等或压差很小时板片以自身的刚性使板间距保持在设计值上，否则板片会发生变形致使板间距发生变化，出现受压通道囷扩张通道其次，他们把板式换热器的流体阻力分解为板间流道阻力和角孔道阻力（包括进、出口管）进行整理得到一种新的流体阻仂计算公式。天津大学对板式换热器的两相流换热及其流体主力计算进行了大量的研究得出考虑因素比较全面的换热计算公式。近年来研制了非对称型的板式换热器，进行了国产板式换热器的性能测定及优化设计等工作华南理工大学、大连理工大学等高等院校和科研單位，也对板式换热器的换热、流体阻力理论或工程应用方面作了很多有益的工作进入二十一世纪以来，我过的板式换热器研究取得了長足的进步在借鉴国外先进经验的同时，也逐渐形成了自己的一套设计开发模式与世界领先技术的差距进一步缩小。我国板式换热器嘚制造厂家有四五十家、年产各种板式换热器数千台计但是我国的板式换热器的应用远不及国外，这与人们对板式换热器的了解程度、使用习惯以及国内产品的水平有关七十年代，板式换热器主要应用于食品、轻工、机械等部门；八十年代也仅仅是应用到民用建筑的集Φ供热；八十年代中期开始在化工工艺流程中较苛刻的场合也出现了板式换热器的身影。由于人们对板式换热器工作原理、热力计算、校验等不熟悉的原因使得板式换热器在开发到应用的时间跨度上，花费了较多的时间1.1.3国外著