板翅式换热器的技术进展

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1、板翅式换热器的技术进展佛山神威热交换器有限公司528000摘要：阐述了板翅式换热器在设计理论方面的进展,括表面传热分析、流动阻力、表面选择、优化设计、计算机辅助设计等。分析讨论了板翅式换热器在制造工艺方面如真空钎焊工艺、不锈钢制和钛制及耐热高合金换热器钎焊工艺、扩散焊工艺的研究进展与存在问题。指出了板翅式换热器在真空钎焊技术和新材料开发方面的前景与方向。关键词：板翅式换热器；应用；钎焊；传热1.板翅式换热器的简述板翅式换热器具有结构紧凑、传热效率高等特点，与传统的管壳式换热器相比，其传热效率提高20%〜30%,成木可降低50%,现已广泛应用于石油化工、航空航天、电子、原子能和机械等领域。

2、目前板翅式换热器的制造材料主要使用铝合金，因此存在耐腐蚀性差、承压低等缺点。另外，板翅式换热器结构比较复杂，人工进行热力设计困难，特别是有相变、多股流体换热的情况，用手工进行精确热力设计计算几乎不可能。为了进一步拓宽其应用范围，近年来板翅式换热器的设计理论、试验研宄、制造工艺及开拓应用的研宄方兴未艾［1］，特别是一些新技术的渗透，使板翅式换热器的应用范围更加广泛。2.板翅式换热器的发展进展我国从20世纪60年代初期幵始试制板翅式换热器，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，可满足对流、错流、逆流、错逆流和多股流

3、换热，可进行气-液、气-气、液-液间的冷却、冷凝和蒸发等换热过程，广泛用于空分装置、压缩气体冷却、石化产品生产、燃料电池、热回收、污染控制系统等领域。近年来，由于一些新技术和新理念的渗透，使得板翅式换热器在设计理论、制造工艺、模糊评价、幵拓应用等方面有了进一步的发展。3设计理论板翅式换热器结构的复杂性增加了其流体流动和传热的复杂性，无疑使得板翅式换热器的理论设计更加闲难。长期以来，翅片的结构形式、表面特性，j和f因子的选择和修正，通道的分配和排列以及通道间的物流分配，换热器内相变传热机理等都是板翅式换热器理论设计的难点。3.1传热分析板翅式换热器的主要特点是具有二次传热表面，即翅片。在传

4、热工况下，隔板表面温度以及翅片沿高度方向的温度连续变化，板翅传热面上各部分的传热系数也不同，使传热计算十分闲难。3.2流动阻力对于充分发展的流动，在层流区f与Re的乘积是由通道的几何形状确定的，而在湍流区则是与通道壁面粗糙度相关。板翅式换热器的流动阻力主要由芯体阻力ΔPCOre、入U端阻力ΔPin和出口端阻力ΔPout三部分组成：ΔPcore=G22ρin2ρinρout-l+4fLdeρinρmΔPin=G22ρin(l-σ2)+kcG22ρinΔ

5、Pout=G22ρout(l-σ2)+kcG22ρout其中，G为芯体中的质量流速，kg·m-2·s-l；ρ为流体密度，kg·m-3；σ为芯体中流体通道的自由流通面积与横截面积之比；kc为收缩阻力系数下标in、out、core分别表示入口端、出口端和芯体中。则板翅式换热器总的流动阻力为ΔP=ΔPcore+ΔPin+ΔPout。3.3表面选择不同型式的传热表面使得板翅式换热器具冇不同的经济性和热工性。而传热表面特性、整个换热器的布置、工艺参数、流体特点、

6、设计S标等则是正确选择传热表面的关键因素。对于紧凑式换热器，表面选择的常用方法有：定性分析和定量分析。定性分析又可分为一般定性分析和特定定性分析。一般定性分析是指根据不冋用途选择换热器的类型，特定定性分析是指根据不同的要求选择翅片类型。定量分析方法基本上可分为筛法和性能比较法，性能比较法适用于管翅式换热器，而筛法则用于板翅式换热器。筛法每次只考虑流体一侧，在给定压降吋，根据最小迎风面和最小换热面积（或体积）来选择最佳表面。根据筛法，板翅传热表面主要用于气-气换热器，可提供高达6000m2/m3的面积密度，其两侧的面积密度可独立变化，工作压力有限制K不宜用于有污垢和易堵的介质。3.4优化设

7、计板翅式换热器的优化设计应在满足用户性能要求的前提下，具奋最小的投资费用和匀装费用。优化设计包括翅型选择、空间尺度、流道布置、流体分布、温度场分布、纵向热传导等。其中，合理的流道布置对多股流换热器尤为重要。冷热流道可间隔布置或根据局部热平衡排列。所以，在设计中，以局部热平衡偏差、允许阻力值、流道计算长度偏差、主要技术经济指标为主要控制指标，进行流道排列分配，使设计更趋合理。3.5计算机辅助设计板翅式换热器结构的复杂性增加了其流体流动