管壳式换热器与板式换热器选型参考
摘要：阐述管壳式换热器与板式换热器各自的特点，并通过对此两种换热器在闭式循环冷却水系统中水水换热器的性能参数的对比和 计算，详细论述了管壳式换热器和板式换热器的结构性能的比较，为换热器的选型提供参考。
目前我国的换热器在化工、冶金、石油、电力及机电等行业应用非 常广泛。 而目前我国现有的换热器类型主要有两大类，一类是管壳式 换热器，另一类是板式换热器。 本文针对管壳式换热器及板式换热器 对应特点的比较，提出选型的参考意见。
1．管壳式换热器及板式换热器结构特点
1.1 管壳式换热器 管壳式换热器：又称列管式换热器。 是以封闭 在壳体中管束的壁面作为传热面的间壁式换热器。 结构由壳体、传热 管束、管板、折流板（挡板）和管箱等部件组成。
管壳式换热器作为一种传统的标准换热设备主要应用在化工、炼油、石油化工、动力、核能和其他工业装置中，特别是在高温高压和大型换热器中的应用占据绝对优势。通常的工作压力可达4兆帕，工作温度在300℃以下，在个别情况下还可达到更高的压力和温度。充分表现其结构坚固，能选用多种材料制造，适应性极强等特点。
1.2 板式换热器 板式换热器：它由板片、密封垫片、固定压紧板、活动压紧板、压紧螺柱和螺母、上下导杆、前支柱等零部件所组成。其零部件之少，通用性之高，是任何换热器所不能比拟的。
板式换热器的使用范围很广泛，介质从普通水到高粘度的非牛顿 型液体；从含固体小颗粒的物料到含少量纤维的物料；从水蒸汽到各 种气体；从无腐蚀性的到具有强腐蚀性的各种介质均能处理。其特点 是传热效率高，使用安全可靠，占地小易维护，阻力损失小，热损失小， 冷却水量小，投资运行费用低等。
2．换热器设计条件
以电厂为例换热器设计应满足电厂从起动到最大出力时各种负 荷下的运行需要，并留有一定的裕量，保证换热器在最大负荷、最高进 水温度和最大污垢热阻时，在规定的检修周期内，仍能完成给定的冷 却任务。
现有国产引进型 300 MW 燃煤机组，各冷却设备要求冷却水进水 温度不大于 37.5℃，从冷却设备出来被加热过的冷却水最高温度约为 42.8℃，其基本参数如下：
被冷却水 盐水
设计压力 1.0 Mpa
流量 1800 m3／h
进出水温度 42.8／37.5
压降 ～0.06 MPa
冷却水 水（海水与河水交替变化）
设计压力 0.5 Mpa
进水温度 33℃
压降&nb sp; 0.05～0.06 Mpa
3．管壳式换热器及板式换热器的性能比较
3.1 设计参数比较 根据换热器的设计条件分别作了如下 2 个方 案：
方案 1：2 台 100%容量的管壳式换热器；盐水量 1800 m3/h；安装 2 台，运行 1 台；每台冷却面积 1023 m2；盐水入、出口温度分别为 42.8℃ 和 37.5℃；循环水入、出口温度分别为 33℃和 36.5℃；循环水流量约3000 m3/h；材质为钛管，复合钛板；外形尺寸 φ1800mm×9800mm；重量 27002 kg。
方案 2：2 台 100%容量的板式换热器； 盐水量 1800 m3/h； 安装 2 台，运行 1 台；每台冷却面积 785.7 m2；盐水入、出口温度分别为 42.8℃ 和 37.5℃； 循环水入、 出口温度分别为 33℃和 39℃； 循环水流量约 1600 m3/h；材质为钛板 ；外形尺寸 4300mm×1300mm×3470mm；重量 5010 kg
3.2 传热系数比较
管壳式换热器中，一种流体横向掠过管子通过管壁与管内流动的另一种流体换热，彼此垂直交叉流动，其传热系数一般为1000～3000 w／（m2．k）。
板式换热器中，冷却水侧与被冷却水侧流动均匀湍流，两种流体逆向流动，由于波纹的作用引起湍流，从而产生高传热率，高阻力压降以及高切应力场，这将导致抑制污垢在传热面上形成。其传热系数一般为3500～5500 w／（m2．k），由此，可节省换热器的换热面积。
3.3 运行维护管理比较
管壳式换热器闭式循环冷却水系统简单。管壳式换热器是一种基 本免维修的产品。当换热器发生泄漏时可以采用堵管的方法在短时间 内恢复工作性能，维护工作量少。 无须更换备品备件。 无大修工作量。 无自动过滤器与升压泵及其阀门的维护检修工作量。
板式换热器闭式循环冷却水系统复杂。人工维护需将整机拆开用 喷水枪和刷子清洗板片和垫片，检查板片和垫片，板片几百片，数量极 多，工作量极大。 当水质差含有悬浮的固体颗粒、泥沙、杂草和水草等 时，由于板的间隙很窄，就容易发生堵塞，另外由于开式循环水中的水 生物对板式热交换器的危害更大，极易导致堵塞，引起换热系统安全 隐患。 因此板式换热器运行维护工作量大。 橡胶密封圈是板式换热器 的主要部件，使用几年后会老化损坏。 数量极多，又是易损件，也需要 大量的维护工作量。 除此以外，还有配套的自动过滤器、升压泵、阀门 及其电气控制装置的运行、维护、检修的工作量。
3.4 综合比较 系统布置方面管壳式换热器不需配套加装过滤器 和升压泵及相应的控制装置、阀门管道系统，而板式换热器需要配套 加装过滤器和升压泵及相应的控制装置、阀门管道系统。
系统特点方面管壳式换热器系统简单，而板式换热器系统复杂。 系统运行安全性方面管壳式换热器安全受控点较少，而板式换热 器安全受控点较多。
占 地面积方面管壳式换热器从单个换热器看，占地面积大，但从系统看，却不需配套过滤器及升压泵，而板式换热器从单个换热器看，占地面积小，但从系统看，由于需配套过滤器及升压泵，占地面积与管 壳式换热器相当。
换热器结构特点方面管壳式换热器流道面积大，管束直通，没有拐弯，而板式换热器流到面积小，拐弯大，而且多。
系统运行特点方面管壳式换热器不容易受堵，水阻较小，端差较小，不需加装过滤器及升压泵，不需消耗厂用电，而板式换热器容易受堵，水阻较大，端差较大，需加装过滤器及升压泵，需消耗厂用电。冷却水方面管壳式换热器冷却水量消耗较多，只需较差水质，而板式换热器水量消耗较少，但须较好水质。
维护运行管理方面管壳式换热器维护工作量较小，而板式换热器维护工作量较大。
4．结论
通过对管壳式换热器及板式换热器的比较， 可以得出以下结论： 板式换热器传热效率高、体积小、重量轻便于拆装，当冷却水水质较好 时，它是一种比较理想的换热器设备，但维护检修工作量较多。并且对 于冷却水中有大量泥沙、污物、水草等存在时，滤网又不能有效地发挥 作用，很容易使其堵塞，造成频繁地清洗，影响机组的安全运行。
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