众所周知，管壳式换热器因其多样化的结构形式而广泛应用于各类工况，然而，其庞大的体积与重量、易于结垢的问题，以及相对较低的换热效率，成为其不可忽视的局限性。相比之下，板式换热器（涵盖垫片式与半焊式，简称PHE）凭借其高效的换热性能脱颖而出，但受限于橡胶垫片的存在，其工作温度与压力均受到严格限制（通常不超过180℃与2.5MPa），这主要归咎于结构设计的局限性，如压紧板刚度不足及垫片老化导致的密封问题。尽管全焊式板式换热器通过焊接技术消除了垫片，从而在温度与压力承受能力上实现了显著提升，但其结构特性仍在一定程度上限制了其应用范围。相比之下，板壳式换热器则巧妙地克服了上述所有结构缺陷，展现出对更极端工况的强大适应性，成为满足高要求热交换需求的理想选择。

1 板壳式换热器的特点及结构组成

板壳式换热器（PSHE）是换热技术的一次精妙融合，它巧妙结合了管壳式与板式换热器的双重优势。PSHE不仅具备高效的换热性能，结构紧凑且污垢积累少，还展现了卓越的密封能力，使得它在高温、高压等严苛环境下依然能稳定运行。其设计上的另一大亮点是可拆式结构，这一特性极大地便利了设备的清洗与维护工作，降低了维护成本。此外，PSHE的壳程与板程均可灵活设计为多程结构，进一步拓宽了其应用范围，无论是何种复杂的热交换需求，PSHE都能提供高效且可靠的解决方案。因此，PSHE以其全面而卓越的性能，在广泛的工业领域中赢得了高度的认可与应用。

板片组巧妙地与壳程的平封头以及板程的接管法兰相互连接，形成了一个稳固的整体。这一结构设计既可以是可拆式的，通过螺柱、螺母与垫片将平封头与壳程法兰紧密相连，实现便捷的拆卸与组装（如图1所示）；也可以是不可拆式的，直接将平封头焊接至壳体上，以满足不同的应用需求。针对壳程流体中污垢系数较高的情况，采用可拆式结构尤为适宜，同时设计时还可考虑增大板片间的间隙，以便于清洗作业。在检修时，板束组件能够轻松地从壳体中抽出，经彻底清洗后再重新组装，确保了设备的长期高效运行（详见图1所示的结构简图）。此外，板片组外侧精心设置的导流板，不仅有效防止了壳程流体的短路现象，增强了换热效果，还起到了关键的支撑作用，确保了板片组的稳定与安全。

图1 板壳式换热器详细结构组成图例

板片组的构造精密而强大，它由多片精心挑选的板片通过先进的等离子氩弧焊或激光焊技术紧密焊接而成。这一工艺不仅确保了焊接质量的卓越无瑕，还大幅提升了焊缝的强度，使得板壳式换热器能够承受更高的使用温度和压力。特别是激光焊接技术，以其超快的焊接速度、卓越的焊接质量、广泛的焊接融合面积、低热量输入、微小的热影响区、对材料结构影响小以及金属熔池体积小的显著优势，进一步提升了焊接效果，有效防止了金属在固化过程中气孔的形成。此外，板壳式换热器的设计灵活性极高，壳体和板片可根据实际需求选择不同材料，以满足多样化的工程要求。基于这些特性，板壳式换热器在极端工况下表现出色，据不完全统计，其最高工作压力可达约15MPa，最高工作温度可达约900℃，展现了其广泛的应用潜力和卓越的性能。

在板壳式换热器的设计中，板片材料的选择至关重要，它直接关联到设备的性能与适应性。一般而言，常用的材料包括304、304L、316、316L等不锈钢，这些材料具有良好的耐腐蚀性和强度。然而，对于更为特殊或恶劣的工况条件，还可以选用如钛、镍、哈氏合金、904L等高级材料，以进一步提升换热器的耐用性和适应性。值得注意的是，不同厂家所生产的板片型式各异，这直接影响到其传热效果，因此在实际应用中需根据具体需求进行选择。

此外，板片的厚度也是根据工作压力和工艺要求进行精确计算的，以确保设备在安全运行的同时达到最佳的传热效果。在板片间的流体流动方式上，可以灵活采用逆流、并流或交叉流等多种模式，这些不同的流动方式均能有效增强传热效果，满足不同工艺过程中的换热需求。综上所述，板壳式换热器在材料选择、板片型式及流体流动方式上的多样性和灵活性，为其在各种工业领域中的广泛应用提供了有力保障。

板壳式换热器的设计极具灵活性，其板程与壳程均可根据实际需求设定为单程或多程结构。为实现多程配置，我们巧妙地在板片之间以及板片与壳体之间增设隔板，以此划分出所需的流程数量。这种设计策略不仅满足了多样化的工艺换热需求，还确保了热交换过程的高效与精准。图2展示了不同配置下的板壳式换热器示例，直观地呈现了其结构上的多样性与可定制性。通过这些示例，我们可以清晰地看到如何通过调整隔板的位置与数量，来优化换热器的性能，以更好地适应各种复杂的工艺条件。

图2 板壳式换热器示例

2 总结

板壳式换热器设计灵活，材料多样，通过精密焊接保障质量，适应高温高压环境。其板程与壳程可灵活配置为多程，满足不同换热需求，同时支持多种流体流动方式以增强传热效果，展现了广泛的应用潜力和卓越的性能。

航烨能源致力于换热器的技术创新与产品研发，推出了包括扩散焊印刷板微通道换热器、全焊板壳式换热器、绕管式换热器、定制翅片管式换热器、铝制板翅式换热器等在内的多种高效换热器产品，这些产品在结构设计和换热效率上均具有显著优势。