板翅式换热器

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1、板翅式换热器设计Plate-finHeatExchanger二零零五年七月本章主要内容一、绪论二、板翅式换热器的结构三、板翅式换热器的设计计算四、板翅式换热器的流动阻力计算五、板翅式换热器的强度计算六、板翅式换热器的制造工艺本章学习重点（1）了解板翅式换热器的基本型式及结构（2）能应用基本传热公式对板翅式换热器进行设计计算§3-1绪论1发展概述二十世纪三十年代，英国的马尔斯顿·艾克歇尔瑟（MarstonExcelsior）公司首次开发出铜及铜合金制板翅式换热器，并将其用作航空发动机散热器。此后，各种金属材料的板翅式换热器相继出现在工程应用中，唯以铝合金材料

2、为主。我国是从60年代初期开始试制的。首先用于空分制氧，制成了第一套板翅式空分设备。近几年来，在产品结构、翅片规格、生产工艺和设计、科研方面都有较大发展，应用范围也日趋广泛。2优缺点－优点传热效率高，温度控制性好翅片的特殊结构，使流体形成强烈湍流，从而有效降低热阻，提高传热效率。其传热系数也比列管式换热器高5-10倍。传热效率与功耗比低，可精确控制介质温度。结构紧凑传热面积密度可高达17300m2/m3，一般为管壳式换热器的6-10倍，最大可达几十倍。轻巧，经济性好翅片很薄，而结构很紧凑、体积小、又可用铝合金制造，因而重量很轻(可比管壳式换热器降低80%)

3、，故成本低。可靠性高全钎焊结构，杜绝了泄漏可能性。同时，翅片兼具传热面和支撑作用，故强度高。灵活性及适应性大：1）两侧的传热面积密度可以相差一个数量级以上，以适应两侧介质传热的差异，改善传热表面利用率；2）可以组织多股流体换热(可达12股，这意味着工程、隔热、支撑和运输的成本消耗降低)，每股流的流道数和流道长都可不同；3）最外侧可布置空流道（绝热流道），从而最大限度地减少整个换热器与周围环境的热交换。2优缺点－缺点流道狭小，容易引起堵塞而增大压降；当换热器结垢以后，清洗比较困难，因此要求介质比较干净。铝板翅式换热器的隔板和翅片都很薄，要求介质对铝不腐蚀，若

4、腐蚀而造成内部串漏，则很难修补。板翅式换热器的设计公式较为复杂，通道设计十分困难，不利于手工计算；这也是限制板翅式换热器应用的主要原因。3板翅式换热器应用空气分离装置可逆式换热器，冷凝蒸发器，液化器，液氮和液态空气过冷器；石油化工在天然气的液化、分离装置，及合成氨工业中逐步获得应用；动力机械内燃机车散热器，汽车散热器、挖掘机循环油冷却器和压缩机空冷器、油冷器等；原子能和国防工业氢液化器和氮液化器。序号温度范围(℃)应用领域1-269~-253氮气液化分离2-253~-196氢气液化分离3-196~-162空气分离4-162~常温乙烯精制、丙烯液化、氟里昂冷

5、冻5常温~150车船散热器、冷却器、油冷器、空冷器、空调装置冷却器及回热器、地热及太阳能利用装置的换热器及回热器6各种温度某些化工及石油化工用换热器7100~500核电厂反应堆用换热器（前景较好）8特殊用途航天、航空及电子工业用的特殊换热器、化学反应及精馏等(主要是微槽道换热器)机车水冷式中冷器风冷式换热器压缩机风冷式油、气换热器风冷式气冷却器冷凝蒸发器工程机械风冷式油换热器压缩机风冷式油、气换热器空分主换热器机车风冷式油换热器§3-2板翅式换热器的结构板翅式换热器由芯体、封头、接管和支座组成。热交换由芯体完成，因此最关键的部件是芯体。芯体由翅片、隔板、封

6、条和导流片组成。1基本结构板翅式换热器结构图2翅片作用及类型翅片是板翅式换热器最基本的元件，传热主要是依靠翅片来完成，一部分直接由隔板来完成。（1）作用（2）类型翅片有锯齿形、平直形、多孔形等多种结构型式，可根据不同的操作条件来选择合适的翅片型式；翅片的扩展面和翅片对流体的扰流能力决定了热交换能力；因此板翅式换热器具有结构紧凑、轻巧及传热效率高等特点。而翅片传热不像隔板是直接传热，故翅片有“二次表面”之称。翅片除承担主要的传热任务外，还起着两隔板间的加强作用。平直翅片特点是有很长的带光滑壁的长方型翅片，传热与流动特性类似于流体在长圆型管道中的流动。锯齿翅片

7、特点是流体的流道被冲制成凹凸不平，从而增加流体的湍流程度，强化传热过程，故被称为“高效能翅片”。多孔翅片是在平直翅片上冲出许多孔洞而成的，常放置于进出口分配段和流体有相变的地方。波纹翅片是在平直翅片上压成一定的波纹，促进流体的湍动，波纹愈密，波幅愈大，其传热性能愈好。百叶窗式翅片又称鳞片式翅片或切断式翅片，其特点是翅片上冲有等距离的百叶窗式的栅格，向内流道凸出，起到强化传热的作用。板翅式换热器有钎焊式和扩散焊两种基本结合型式。大多数热交换工况采用的是真空钎焊的铝制板翅式换热器，对于腐蚀性较高的介质，有真空钎焊的不锈钢板翅式换热器和钛板翅式换热器。（2）代号

8、各翅片均采用我国汉语拼音符号和数字统一表示：例：PZ平直翅片DK多