世界（jiè）能源（yuán）消耗正在逐步增加，节新疆换热器约能（néng）源和减少能源消耗是世界各国所共同面临的问题。目（mù）前，在工业领域能源浪费最为（wéi）严重，其原因在于工质余热的大（dà）量浪费（fèi），如（rú）果能有效回收余热能量则对于降低能源消耗速度至关重要。

热（rè）交换器通常又被大家称作为换热器，是一种应用在冷、热流体之间，把热量（liàng）通过一定的（de）传递方式（shì）传给冷流（liú）体的节（jiē）能换热设备。换（huàn）热器广泛应用在化工、石油、冶金、电力、食品等各种领域，因此换热（rè）器对于能量的节约、回（huí）收再利（lì）用发（fā）挥着（zhe）至关重要的（de）作用。

多年来，传统的管壳式换热器一直（zhí）在换（huàn）热（rè）器行（háng）业占据龙头地位（wèi），它（tā）们设计坚固、灵活，但缺乏紧凑性。与管壳式换热器相比，板式换热器具有以下较多优点：

a.传热系数高；

由于不同的波纹板相互新疆换热器倒置，构成复杂的流道，使（shǐ）流体（tǐ）在波纹板间流道内呈旋转三维（wéi）流动，能（néng）在较（jiào）低的雷诺数（一般Re=50~200）下（xià）产生紊流，所以传热系数高，一般认为是管壳（ké）式的3~5倍。

b.对数平均温差大，末端温差小（xiǎo）;

在（zài）管壳式换热器中，两种流（liú）体分别在管程和壳程内流动，总体上是错流流（liú）动，对数平均温差修正系数小，而板（bǎn）式换热器多是并流或逆流（liú）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（bǎn）式换热器内的（de）流动平行于换热面、无旁（páng）流，因（yīn）此使得板式换热器的末端温差小，对水换热（rè）可低于1℃，而管壳式换热器一般为5℃。

c.占（zhàn）地面积小;

板（bǎn）式换热器结（jié）构（gòu）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（chū）管束的检修场所，因此实现同样的换热量，板式（shì）换热器占地面积约为管壳式换（huàn）热器的1/5~1/8。

d.容易改变（biàn）换热面积或流程（chéng）组合；

只要增（zēng）加或减少几张板，即可达（dá）到增加或减（jiǎn）少换热面积的目（mù）的；改变板片（piàn）排列或更换几张（zhāng）板片（piàn），即可达到所要求的流程组（zǔ）合（hé），适应新的换热工（gōng）况，而管壳式换热器的（de）传热面积几乎不可能（néng）增加。

e.重量轻；

板式换热（rè）器的板片厚度仅为0.4~0.8mm，而管壳式换（huàn）热器的换热（rè）管的厚（hòu）度为2.0~2.5mm，管壳式的壳体比板式换（huàn）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（jī）下，板式换热器价格比管壳（ké）式约低40%~60%。

g. 制作方（fāng）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（yì）清洗；

框架式板式换热器只要（yào）松动压紧（jǐn）螺栓，即可松开板束，卸下板片进（jìn）行机械清洗，这对需要经常（cháng）清（qīng）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（de）外壳板暴露在大气中，因此散热损（sǔn）失可以忽（hū）略不计，也不需要保温措施。而（ér）管壳式换热器热损失大，需要隔热层。

j. 容量（liàng）较小（xiǎo）；

约为管壳式换热器的（de）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（xiǎo），传热面上有凹凸（tū），因此比传统的光滑管的压力损（sǔn）失大。

l. 不易结垢；

由于（yú）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（de）1/3~1/10.

m. 工作压力不宜（yí）过大，可（kě）能发生泄露；

板式换热器采用密封垫密封，工作（zuò）压力一般（bān）不宜超（chāo）过2.5MPa，介（jiè）质温度应在低于250℃以（yǐ）下，否则有可能泄（xiè）露。

n. 易堵塞；

由于板片间通道很窄，一般只有2~5mm，当换热（rè）介质含有（yǒu）较大颗粒（lì）或纤（xiān）维物质时，容易堵塞板间通道。

图1

凹（āo）凸板式换（huàn）热（rè）器是近年来（lái）国内新兴起来的一种（zhǒng）新型换热器，其在化（huà）工方面的应用（yòng）相比其他换热器具有显著（zhe）的优势，不仅密封性好、占地面积少、耐腐蚀，而且换热能力强。

凹凸板式换热（rè）器其主要换热部件为凹凸板片。凹凸板片有许多不同（tóng）名称如（rú）：凹坑板、凸胞板、蜂窝板、鼓泡板和雨滴板等，具体形状如图1 所示，本文统称其为凹（āo）凸板片。其中市场（chǎng）上常见的凹凸板片类（lèi）型是蜂窝板，加工工艺是由两（liǎng）张薄板通过焊缝或焊点（diǎn）组成（chéng）不同流道，用液压或气压方式吹（chuī）胀成不同形状。凹凸结构（gòu）的研究源于上世纪80 年代前苏（sū）联时期，当时（shí）苏联学者称凹坑能够强化传热（rè）的现象为“旋风冷却”，直到在90年代中期其他国家（jiā）学者才开始研究有关凹凸结构对于换热和阻力的影响。

对换热器性能进行评价（jià）时需要考虑许多（duō）因素，如安全性、传热性能、加工工艺（yì）、阻力特性以及经济性等。早期学者对于换热器（qì）强化传热性能的评价（jià）方法比较单一，只考虑单一因素对（duì）传热性能（néng）的影响，如总传热系数和压损等。随着（zhe）传热技术的不断发展，学者开始从能量利用角度来评价换（huàn）热器性能的好坏，并提出了熵（shāng）方法和㶲方法。此后更加完善的评价方法接踵（zhǒng）而（ér）来，研（yán）究人员在前人评（píng）价（jià）方法的基础之上引入无量纲量，从而延伸出一（yī）系列综合评价方式。本文对研（yán）究中常（cháng）用的几种方法（fǎ）做了简要的归纳对比，

具体内容如图2 所示（shì）。

在早期为了研究凹凸结构对传热的影响状况，Afanasyev 等人对凹坑板和平（píng）板（bǎn）进行了初步的传热和流动实验研究，发现（xiàn）凹坑板在流动阻力（lì）增加不大的前提下，传热系数增（zēng）长了30%～40%，这就（jiù）初步（bù）验证了凹坑板相比平板具有（yǒu）更好的传（chuán）热和流动特性。陈欢对单、双面蜂（fēng）窝板进行了模（mó）拟研（yán）究，研究表明蜂（fēng）窝板相（xiàng）比平板在阻力增加不大的情况下，综合换热性能更好，而且单、双面蜂窝板对于板片内部流（liú）体的流动传热规律（lǜ）具有一致性，流体流经焊点时，相比其他平滑区域，焊（hàn）点周（zhōu）围的换热系数更高，并且焊点前的换热系数大于焊点后的（de）换热系数；在焊点直径过大时，扰动增强、流动阻力增大，综（zōng）合换热性能降低，所以在一定范（fàn）围内（nèi）增大焊点（diǎn）直径，综合换热性能随之增（zēng）大。这为以后凹凸板片板型的开（kāi）发提供了（le）借鉴依据。

Ku ** r 等对凹凸板片通道内流体的传热和流动特性进（jìn）行了数值研究，发现（xiàn）板片焊点直径对于通道内（nèi）的（de）传热影响可以（yǐ）忽略不计，但随着焊点直径的增大，通道的综合换热性能降低，而且对压力损失有着直接的影响（xiǎng）。Shirzad 等人（rén）利用CFD 对凹（āo）凸板片进行模拟研究，通过研（yán）究不同焊点通道高度、纵向间距和（hé）横向间距对换热性能的影响，发现在（zài）Re＝1 000～8 000 的范围内，低雷诺数（shù）下（xià），增加板片通道的高度可（kě）以提高换热器（qì）的热性能；增（zēng）加焊点的横向和纵向（xiàng）间距，会降低传热性能（néng）和摩擦系数（shù），但是（shì）减小摩擦（cā）系数的利大于（yú）减小换热的弊，因此在一定的范围内，横、纵向间距（jù）的增大对换热器性能的提高（gāo）有一定的作用。

Shirzad 的研究得出横向和纵向（xiàng）间（jiān）距的增大有利于换热器性能的提高，但是并（bìng）没有指出横向和纵向间距增大（dà）的极限值，因此关于横向纵向间距的研究（jiū）仍要继续。

对于凹（āo）凸板（bǎn）片换热（rè）器，不（bú）同的鼓泡高度、鼓泡（pào）大小、焊点间距（jù）、焊点大小以及不同板片排（pái）列方式都会改（gǎi）变换热（rè）器的整体换热性能，不同板型的组合也会导致不同（tóng）的换热能力，因此板（bǎn）片结构参数的优化探究还要（yào）进（jìn）一步深（shēn）入。