國外自20世紀30年代開始,板式換熱器的應用已非常普遍。我國20世紀70年代,開始批量生產,當時大多用在食品、輕工、機械等部門;20世紀80年代初期,擴大到民用建築的集中供熱;中期,隨著高層建築集中空調的增多和空調製冷設備產品的更新換代,空調製冷領域裏的應用已。
目前,板式換熱器利用機器中產生的大部分傳熱過程屬於熱交換過程。在利用熱能進行餘熱回收時更為明顯。由於傳熱係數高,每單位體積的傳熱麵積大,可以同時實現小的溫差傳熱,在廢熱回收技術中,變為優選的熱交換裝置。
板式換熱器中流體的相對流向一般有順流和逆流兩種。順流時,入口處兩流體的溫差z大,並沿傳熱表麵逐漸減小,至出口處溫差為z小。逆流時,沿傳熱表麵兩流體的溫差分布較均勻。在冷、熱流體的進出口溫度一定的條件下,當兩種流體都無相變時,以逆流的平均溫差z大順流z小。
在完成同樣傳熱量的條件下,采用逆流可使平均溫差增大,板式換熱器的傳熱麵積減小;若傳熱麵積不變,采用逆流時可使加熱或冷卻流體的消耗量降低。前者可節省設備費,後者可節省操作費,故在設計或生產使用中應盡量采用逆流換熱。
當冷、熱流體兩者或其中一種有物相變化(沸騰或冷凝)時,由於相變時隻放出或吸收汽化潛熱,流體本身的溫度並無變化,因此流體的進出口溫度相等,這時兩流體的溫差就與流體的流向選擇無關了。除順流和逆流這兩種流向外,還有錯流和折流等流向。
在傳熱過程中,降低熱阻,以提高傳熱係數是一個重要的問題。熱阻主要來源於間壁兩側粘滯於傳熱麵上的流體薄層(稱為邊界層),和板式換熱器使用中在壁兩側形成的汙垢層,金屬壁的熱阻相對較小。增加流體的流速和擾動性,可減薄邊界層,降低熱阻提高給熱係數。但增加流體流速會使能量消耗增加,故設計時應在減小熱阻和降低能耗之間作合理的協調。為了降低汙垢的熱阻,可設法延緩汙垢的形成,並定期清洗傳熱麵。
一般板式換熱器都用金屬材料製成,其中碳素鋼和低合金鋼大多用於製造中、低壓換熱器;不鏽鋼除主要用於不同的耐腐蝕條件外,奧氏體不鏽鋼還可作為耐高、低溫的材料;銅、鋁及其合金多用於製造低溫換熱器;鎳合金則用於高溫條件下;非金屬材料除製作墊片零件外,有些已開始用於製作非金屬材料的耐蝕換熱器,如石墨換熱器、氟塑料換熱器和玻璃換熱器等。
未來航天飛行器、半導體器件、核電站、風力發電機組、太陽能光伏發電及多晶矽生產等高新技術領域都需要大量的專業板式換熱器。展望板式換熱的未來,它會在更廣泛的領域大有作為。

(板式換熱器)