板翅式换热器
板翅式换热器
同组人：张弘达18、张来超14
薛业成06、张太平02
引言：
板翅式换热器：通常由隔板、翅片、封条、导流片组成。在相邻两隔板间放置翅片、导流片以及封条组成一夹层，称为通道，将这样得夹层根据流体得不同方式叠置起来，钎焊成一整体便组成板束，板束就是板翅式换热器得核心。
---- 张弘达
一、板翅式换热器得发展
二十世纪三十年代，板翅式换热器首先在航空工业上被采用，它结构紧凑、轻巧、传热效率高等特点引起了研究人员与设计工作者得兴趣。随后在制冷、石油化工、空气分离、航空航天、动力机械、超导等工业部门得到广泛应用，被公认就是高效新型换热器之一。
1942年，美国得诺利斯首先进行了平直翅片、锯齿翅片、波纹翅
片、钉状翅片得传热机理研究，找出几种主要翅片得摩擦因子(f)，传热因子(j)与雷诺数(Re得关系，为以后得研究与设计奠定了基础。1947 年美国海军研究署、船舶局、航空局合作在斯坦福大学拟定了系统得研究计划并扩大了研究范围。
板翅式换热器发展中另一方面就是制造工艺，对于结构复杂、隔板与翅片
又很薄得铝合金钎焊工艺掌握就是在经历了一段相当漫长又曲折过程，在突破许多关键技术后才达到今天得水平。
现在国外板翅式换热器最高设计压力可达10MPa以上，最大芯体尺寸（L X W X H）6000~7000X 1200x 1200mm,重达10 吨以上，可以有十多种流体同时换热。我国就是从20世纪60年代中期开始板翅式换热器试验研究, 70 年代初期自行开发成功,并首先在空分设备上得到应用。90年代初，杭氧厂引进美国S、W公司大型真空钎焊炉与板翅式换热器制造技术, 板翅式换热器生产在我国得到飞速发展。现在已在空气分离、石油化工（乙烯、合成氨、天然气分离与液化）、动力机械及航天（神舟号飞船）等工业部门得到广泛应用。并有部分出口国外（美国、加拿大等国）。
我国板翅式换热器目前得生产水平相当于国际上20世纪90年代中期水平。杭氧现已开发有近50 种不同型式与尺寸规格得翅片,可满足各种换热要求。
二、板翅式换热器特点
（1 ）传热效率高。
（2）结构紧凑, 单位体积换热面积为管壳式换热器5 倍以上,最大可达几十倍。管壳式换热器一般为150~200m2m3，而板翅式换热器因翅片具有扩展二次表面,使传热面积可达到1500~2500 m2/m3。
（3）轻巧、牢固。铝材密度p为2、7g/cm3,而钢材为7、8g/cm3, 铜材为8、9g/cm3。
（4）适应性大，可适用多种介质热交换。在同一设备内可允许多达十多种介质之间热交换，可作气—气、气—液、液—液之间换热，亦可作冷凝与蒸发。
（5）经济性好。由于结构紧凑、铝材又轻，降低了设备投资费。
（6）流道易堵塞，维修困难，所以介质要求清洁、干净。
三、板翅式换热器结构
（1）换热器基本元件
板翅式换热器得结构形式很多，但单元体结构基本相同，板式芯体由翅片、导流片、封条、隔板与侧板组成，在相邻两隔板之间放置翅片、导流片与封条，组成一通道，按设计要求对各通道进行不同叠积与适当排列，在600 C左右温度下经钎焊成一整体。
隔板主要用于传递热量与把介质分隔开来，也就是承压主要元件。压力越高，隔板越厚，厚度一般在0、8~2mm。材料为3003 +AI-Si 合金。
封条在四周起密封与支撑作用，其高度与翅片等同，宽度按其承受压力有15、25、40mm 等几种不同规格。材料为3003 －H112。
导流片起流体得分配与汇集作用，常用于流体进出口，为多孔型且节距较大得翅片。厚度一般为0、4~0、6mm,材料3003 -0。
侧板就是换热器最外侧平板，主要起保护作用与便于换热器支架焊接，厚度一般在5~6mm,材料3003 -0。
翅片就是换热器最基本元件，传热过程主要依靠翅片来完成，同时承担两隔板之间支撑作用。尽管翅片很薄只有0、15~0、5mm，却能承受较高压力。材料为3003-0。
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翅片型式
翅片选择根据工作压力、流体特性、换热要求等因素来考虑。一般放热系数大得场合（液体之间，相变）选用低而厚翅片，发挥翅片作用，有较高翅片效率；放热系数小场合（气体与气体）选用高而薄翅片，以增加传热面积来弥补放热系数不足。常用翅片有平直、多孔、锯齿与波纹四种型式。每种型式得翅片高度与节距不同，每一种形式又有多种规格。
平直翅片一放热系数与压力损失小，放热与流动摩擦特性与圆管 相似。 多孔翅片一孔洞使热阻边界层不断发生断裂， 提高传热性能，也 有利于流体分配。
锯齿翅片一翅片间隔一定距离屡次被切断， 并使之向流道突出， 对促进湍流与破坏热阻十分有效，放热系数比平直翅片高 30%以上。 又称高效翅片。
波纹翅片一增加流体扰动来提高传热性能，有较高承压能力。
（1）导流片得布置形式
导流片一般布置在翅片两端，使流体均匀分配与便于封头布置， 导流片布置形式有以下类型，如下图所示
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(2)流道布置
板翅式换热器流道布置形式，根据不同操作条件可布置成顺流、 逆流、错流、错逆流等多种形式。逆流应用最普遍，顺流应用较少。 常用流道布置形式见上图。
四、换热器组合
由于工艺条件与设备限制，板翅式换热器得单元尺寸受到限制， 所以在大型空分设备中换热器需要通过多个单元得串联或并联加以 组合。多个单元组合得时候，很重要得一个问题，就就是要使流体在 各个单元中能够均匀分配，减小与防止偏流。
单元组合时，基本上有三种方式：对称形、对流形、并流形。从 均布观点尽量采用对称形，避免并流形。同时由于各单元流体阻力可 能不相等，组合时应注意阻力得匹配，工艺管道布置也需注意这点。
单元组合方式图:
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五、故障处理
在生产过程中，由于板翅式换热器得管板受水分冲刷、气蚀与微量化学介质得腐蚀，管板焊缝处经常出现渗漏，导致水与化工材料出现混合，生产工艺温度难以控制，致使生成其它产品，严重影响产品质量，降低产品等级。冷凝器管板焊缝渗漏后，企业通常利用传统补焊得方法进行修复，管板内部易产生内应力，且难以消除，致使其它换热器出现渗漏，企业通过打压，检验设备修复情况，反复补焊、实验，2?4人需要几天时间才能修复完成，使用几个月后管板焊缝再次出现腐蚀，给企业带来人力、物力、财力得浪费，生产成本得增加。通过福世蓝高分子复合材料得耐腐蚀性与抗冲刷性，通过提前对新换热器得保护，这样不仅有效治理了新换热器存在得焊缝与砂眼问题，更避免了使用后化学物质腐蚀换热器金属表面与焊接点，在以后得定
期维修时，也可以涂抹福世蓝高分子复合材料来保护裸露得金属；即使使用后出现了渗漏现象，也可以通过福世蓝技术及时修复，避免了长时间得堆焊维修影响生产。正就是由于此种精细化得管理，才使得换热器渗漏问题出现得概率大大降低，不仅降低了换热器得设备采购成本，更保证了产品质量、生产时间，提高了产品竞争力