板翅式换热器
板翅式换热器 标准
板翅式换热器标准
板翅式换热器是一种常用的换热设备，广泛应用于化工、电力、冶金、石油、
造纸等工业领域。
它具有结构简单、换热效率高、占地面积小等优点，因此备受青睐。
本文将从板翅式换热器的结构特点、工作原理、性能参数等方面进行详细介绍，以便更好地理解和应用这一设备。
首先，板翅式换热器的结构特点主要包括换热板、翅片、密封垫等组成部分。
其中，换热板是整个换热器的核心部件，其表面布满了翅片，通过翅片的加热或冷却来实现换热过程。
而密封垫则起到密封作用，防止介质泄漏。
整个结构设计紧凑，占地面积小，适用于空间有限的场合。
其次，板翅式换热器的工作原理是通过翅片的加热或冷却来实现换热过程。
当
热介质流经换热板上的翅片时，翅片吸收热量，将热量传递给冷介质，从而实现热量的传递。
而冷介质则在换热板的另一侧流动，吸收热量后被加热，实现冷却或加热的目的。
这种换热方式有效利用了换热板表面的翅片，换热效率高。
此外，板翅式换热器的性能参数包括换热面积、换热系数、压降等。
换热面积
是影响换热效果的重要参数，一般来说，换热面积越大，换热效果越好。
换热系数是衡量换热器性能的重要指标，它直接影响到换热器的换热效率。
而压降则是换热器在工作过程中需要克服的阻力，影响着设备的运行稳定性。
综上所述，板翅式换热器作为一种常用的换热设备，在工业生产中发挥着重要
作用。
通过本文的介绍，相信大家对板翅式换热器的结构特点、工作原理、性能参数有了更深入的了解，这对于正确使用和维护板翅式换热器具有重要意义。
希望本文能够帮助大家更好地应用板翅式换热器，提高生产效率，实现经济效益。
板翅式换热器
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的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是制造工艺, 对于结构复杂、隔板和翅片又很薄的铝合金钎焊工艺掌握是在经 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的水平。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×W×H）6000~7000×1200×1200mm, 重达10吨以上, 可以有十多种流体同 时换热。
冷凝器管板焊缝渗漏后, 企业通常利用传统补焊的方法进行修复, 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、财力的浪费, 生产成本的增加。
板翅式换热器
最先进的换热设备之一
01 简介
03 特点
目录
02 发展概况 04 结构
05 工作原理
07 应用
目录
06 制造与检验 08 故障处理
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, 将这样的夹层根据流体的不同方式叠置起来, 钎焊成一整体便组成板束, 板束是板翅式换热器 的核心。
1、空气分离设备：空分设备的主换热器、过冷器、冷凝蒸发器等低温换热器采用板翅式换热器后可以节省设 备投资和安装费用，并降低单位能耗。
2、石油化工：板翅式换热器具有处理量大、分离效果好、能耗低等优点，已被用于乙烯深冷分离、合成氨氮 洗、天然气、油田气分离与液化等工艺过程。
板翅式换热器
铝制板翅式换热器属一种新型高效换热 设备。它以其结构紧凑、重量轻、体积小和 传热效率高等优点，广泛应用于化学、石油 化工、工业气体分离设备、动力运输机械、 制冷、国防工业等各个领域。与传统的管壳 式结构相比，单位体积传热面积大5～10倍， 重量减轻9/10。
板翅式换热器构成
由波形翅片、封条和隔板组成 一个夹层，称为通道。然后将各夹 层进行不同的叠积或适当的排列， 构成许多平行的通道，钎焊成整体， 就是一组板束，再配上流体出入的 封头，就成为完整的板翅式换热器。
基于CFD技术的传热、流动及防结 垢研究
关于传热、流动及防结垢的研究主要有以下几个方面。 (1)传热、压降系数及有关关联式 目前这些系数和 关联式还不齐备，有许多工业上用的传热表面的数据不全 或缺少可用的关联式，对于传热单元数NTU较大的情况， 试验技术有较大的误差，有待于改进，翅片与隔板联接的 热阻及其对整个传热过程的影响也需要更进一步研究。 (2)传热机理和各种传热表面的数值解 由于仅仅掌 握经验关系式并不能最终解决开发新的传热表面、强化传 热和精确设计等问题，研究工作者越来越多地把精力投入 到应用CFD技术求传热与流动的数值解方面，以期建立模 拟传热和流动的数值模型，并通过计算来预测新型表面的 传热及阻力系数及其关系。
高热流密度的换热表面技术 目前对于高热流密度的换热表面的开发研究也 很活跃，美国空气研究公司报道，已开发出一种错 位片条翅片，其翅片密度为1451片/m，传热面积率 β高达5650m2/m3。美国3M公司已有紧密度为 4000～8600片/m的翅片，水力直径Dh仅为0.1mm， 并曾在试验中获得2MW/m2的热流密度。德国卡而 斯鲁厄核研究中心与梅塞德斯密特-布尔柯-布洛姆 （MBB）公司也宣称开发出β=15000 m2/m3的微 型换热器。
板翅式换热器
板翅式换热器板翅式换热器是一种常用的换热设备，它具有结构紧凑、传热效果好等优点，被广泛应用于各个工业领域。
本文将对板翅式换热器的原理、结构、工作原理以及应用领域进行详细介绍。
一、板翅式换热器的原理板翅式换热器的原理是通过金属板和金属翅片的组合，将热量从一个介质传递到另一个介质。
金属板由一系列成片组成，这些片之间通过焊接或铆接连接在一起，形成了一个通道。
金属翅片则被固定在金属板上，增加了传热表面积。
二、板翅式换热器的结构板翅式换热器主要由壳体、板束、进出口管道以及支撑结构等组成。
壳体是整个换热器的外壳，用于保护板束和管道。
板束则是由一系列并排固定的金属板和金属翅片组成，它们通过密封圈与壳体连接。
进出口管道用于介质的进出，支撑结构则用于支撑整个换热器的重量。
三、板翅式换热器的工作原理当介质1从进口管道进入板翅式换热器时，通过板束的通道，与介质2进行热量交换。
介质1的热量被传递到介质2，而介质2的热量则被传递到介质1。
这种热量交换是通过金属板和金属翅片的传导和对流来实现的。
热量传递的效果取决于板翅式换热器的传热面积、热传导系数和流体流速等因素。
四、板翅式换热器的应用领域板翅式换热器在各个工业领域都有广泛的应用。
首先，它被广泛应用于空调和制冷系统中。
空调和制冷系统需要将热量迅速从室内排出，以实现室内温度的调节。
板翅式换热器能够提供较大的传热面积和高效的传热效果，使空调和制冷系统更加高效。
此外，板翅式换热器还被广泛应用于化工、石油、电力等工业领域。
在化工领域，板翅式换热器可以用于各种工艺中热量的传递和回收，提高能量利用率。
在石油领域，板翅式换热器可以用于石油精炼过程中的热量交换，提高生产效率。
在电力领域，板翅式换热器可以用于发电过程中的冷却和回收余热，提高能源利用效率。
总之，板翅式换热器作为一种高效的换热设备，得到了广泛的应用。
它具有结构紧凑、传热效果好等优点，在空调、制冷、化工、石油、电力等多个工业领域都扮演着重要的角色。
板翅式换热器
o T tw t
通过一次传热面的热量
Q1 F1 (t w T )
-壁面与流体间的给热系数，W/m2 • K
F1-次传热面积，m2；tW-隔板表面温度；T-流体温度，K
传热 计算
由于沿气流方向的翅片长度大大超过翅片厚度， 所以翅片的导热可以作为一维导热处理。
根据翅片表面温度分布曲线，两端温度最高等 于隔板表面温度tW ，而随着翅片与流体的对流给热， 温度不断降低，在翅片中部趋于流体温度T。
1 Fec 1 1 ( ) c h Feh oc
式中：
K h -对应于热流体通道的总传热系数，W/m2•K K c -对应于冷流体通道的总传热系数，W/m2•K
传热 计算
前两式中忽略了污垢热阻和隔板的导热热阻，考虑 以上因素后，可分别表示为：
Kh 1 1 1 Foh F Fh rh rc h Foc Fc F0
传热 计算
1）翅片壁面总效率：
板翅式换热器的总的传热量等于一次传热面和 二次传热面的传热量之和。 对于二股流换热器，当一个热通道和一个冷通 道间隔排列时，可以表达为：
Q F1 (t w T ) F2 f (t w T )
可以设想这样一个传热面 F0 F 1 F2 和综合的表 面效率 0 ，板翅式换热器的总传热方程式可以写成：
x F ,m2 x y
y F ,m2 n层通道的二次传热面积 F2 x y n层通道的总传热面积 F 2( x y) BLe n ,m2 s
三、传热计算
2 传热设计计算
(1) 翅片效率和翅片壁面总效率 1）翅片效率：翅片的实际传热量和理想的最大可能传热量之比
dx
δ
x
板翅式换热器
板翅式换热器铝制板翅式换热器介绍1.概述板翅式换热器的发生把换热器的再加热效率提升至了一个代莱水平，同时板翅式换热器具备体积小、体积小、可以处置两种以上介质等优点。
目前，板翅式换热器已广为应用于石油、化工、天然气加工等行业。
2.基本结构板翅式换热器的板束单元结构如图所示，它的每一层都就是由翅片、隔板和封条三部分共同组成。
在相连的两隔板间置放翅片及封条共同组成的夹层，称作地下通道。
将这样的夹层根据介质的相同流动方式纵切出来钎焊成整体，即为共同组成板束。
再在板束上布局适度的介质进出口的导流片和封头，就共同组成了一个完备的板翅式换热器。
由此可以看出，一台典型的板翅式换热器主要组成元件有翅片、隔板、封条、导流片和封头等。
a-翅片翅片是铝板翅式换热器的基本元件，传热过程主要通过翅片热传导及翅片与流体之间的对流传热来完成。
翅片的主要作用是扩大传热面积，提升换热器得紧凑型性，提升传热效率，并任搞隔板的提振，提升换热器的强度和走低能力。
翅片间的节距通常从1mm~4.2mm，翅片的种类和型式多种多样，常用的形式存有锯齿型、多孔型、弯曲型、波纹型等，国外除了百叶窗式翅片、片条翅片、钉状翅片等。
b-隔板隔板就是二层翅片之间的金属平板，，它在母体金属表面全面覆盖存有一层钎料合金，在钎焊时合金熔融而使翅片、封条与金属平板冲压成一体。
隔板把相连两层分隔，传热通过隔板展开，常用隔板通常薄1mm~2mm。
c-封条封条在每层的四周，其促进作用就是把介质与外界分隔。
封条按其横截面形状可以分成燕尾槽形、槽钢形和腰鼓形三种。
通常，封条的上下两个侧面应当具备0.3/10的斜度，以便在与隔板组合成板束时构成缝隙，有利于溶剂的扩散和构成细腻的焊缝。
d-导流片导流片通常布置在翅片的两端，在铝板翅式换热器中主要是起流体的进出口导向作用，以利于流体在换热器内的均匀分布，减少流动死区，提高换热效率。
e-封头封头也叫集流箱，通常由封头体、接管、端板、法兰等零件经焊接组合而成。
板翅式换热器原理
板翅式换热器原理板翅式换热器是一种高效的热交换设备，广泛应用于化工、石油、电力、冶金、机械等行业。
其原理是利用板状和翅状的双面挤压成型之间的空间形成换热通道，通过流体的传热来实现换热效果。
首先，我们来了解一下板翅式换热器的结构。
板翅式换热器由板组和翅片组成。
板组由多个平行放置的板堆叠而成，两个板之间形成了流体的换热通道。
翅片组由多个翅片平行排列而成，翅片与板之间同样形成了流体的换热通道。
在换热过程中，热源(一般是高温流体)通过一个流道进入板组的一侧，流经板组的通道，将热量传递给板组中的流体。
同时，冷却介质(一般是低温流体)从另一侧流入，经过翅片组的流道，沿着翅片的外表面与板组之间进行换热。
最终冷却介质吸收热量，使得其温度升高，而热源则失去热量，温度降低。
板翅式换热器之所以能够高效地进行换热，主要得益于其独特的结构。
首先，板堆叠的结构使得换热通道的长度变得更短。
相对于传统的管壳式换热器，板翅式换热器的通道长度较短，流体在通道内流动的时间更短，传热速度更快，换热效率更高。
其次，翅片的使用增加了换热的表面积。
翅片是通过与板之间的多次挤压成型而成，使得翅片与板之间形成了许多密排的鳍片。
这些鳍片可以增加流体的接触面积，进而增强热量的传递。
相同体积下，板翅式换热器的换热面积要比传统的管壳式换热器大很多，从而换热效果更佳。
此外，板翅式换热器还具有压降小、传热均匀等优点。
由于板翅式换热器的流道布翅方式是交叉排列，流体在通道内流动时容易形成旋涡，从而增加了传热效果。
同时，流体在翅片间进行流动时，翅片的结构可以帮助流体进行混合，使得流体温度的分布更加均匀。
此外，独特的结构使得流体在通道内形成交叉流动，通过流体的冲刷作用，可以减少了流道内的污垢积聚，从而减少了维护和清洁的工作量。
总之，板翅式换热器是一种高效的热交换设备，其原理是利用板组和翅片组合成的结构，通过流体的流动和挤压传热来实现换热效果。
它具有换热效率高、占地面积小、结构紧凑、维护和清洁方便等优点，在众多工业领域得到了广泛的应用。
板翅式换热器计算公式
板翅式换热器计算公式1.换热功率的计算公式：Q = U × A × ΔTlm其中，Q为换热功率（单位为瓦特），U为传热系数（单位为瓦特/平方米·摄氏度），A为换热面积（单位为平方米），ΔTlm为对数平均温差（单位为摄氏度）。
2.对数平均温差的计算公式：ΔTlm = （ΔT1 - ΔT2）/ ln（ΔT1/ΔT2）其中，ΔT1为热流体的入口温度与冷流体的出口温度的温差（单位为摄氏度），ΔT2为热流体的出口温度与冷流体的入口温度的温差（单位为摄氏度）。
3.传热系数的计算公式：U = 1 / ((1 / hi) + (δ / λ) + (1 / ho))其中，U为传热系数（单位为瓦特/平方米·摄氏度），hi为内部流体的传热系数（单位为瓦特/平方米·摄氏度），ho为外部流体的传热系数（单位为瓦特/平方米·摄氏度），δ为金属板厚度（单位为米），λ为金属板的热导率（单位为瓦特/米·摄氏度）。
4.内部流体的传热系数的计算公式：hi = α ×（Pr / Prw）^0.33 × （μ / μw）^0.14其中，hi为内部流体的传热系数（单位为瓦特/平方米·摄氏度），α为内部流体的对流换热系数（单位为瓦特/平方米·摄氏度），Pr为内部流体的普朗特数，Prw为内部流体在壁温度下的普朗特数，μ为内部流体的动力黏度（单位为帕秒），μw为内部流体在壁温度下的动力黏度（单位为帕秒）。
5.外部流体的传热系数的计算公式：ho = α × （Nu / Nuw）× (μw / μ)^0.17其中，ho为外部流体的传热系数（单位为瓦特/平方米·摄氏度），α为外部流体的对流换热系数（单位为瓦特/平方米·摄氏度），Nu为外部流体的努塞尔数，Nuw为外部流体在壁温度下的努塞尔数，μw为外部流体在壁温度下的动力黏度（单位为帕秒），μ为外部流体的动力黏度（单位为帕秒）。
板翅式换热器的结构与传热机理简述
板翅式换热器的结构与传热机理简述板翅式换热器（Plate-Fin Heat Exchanger）是一种常见的换热设备，广泛应用于航空航天、化工、能源、电子、冶金等领域。
它由一系列平行排列的金属板和金属翅片组成，具有结构紧凑、传热效率高的特点。
板翅式换热器的结构主要包括：平行金属板、金属翅片、胀管和盖板等组成。
平行金属板通常由铝合金、铜合金和不锈钢等材料制成，具有良好的导热性能和机械强度。
金属翅片则通过焊接或冲压工艺与金属板连接在一起，起到扩大换热面积和增加传热速率的作用。
胀管是用于连接板翅式换热器与其他设备，一般采用铜合金制成，能够承受高压和高温的工作环境。
盖板用于封闭整个换热器，保证换热过程的正常进行。
板翅式换热器的传热机理主要基于对流传热和导热两种方式。
在燃气流动的一侧，燃气通过金属翅片与平行金属板之间的通道，形成较强的对流气流。
燃气的高温传递到金属翅片上后，通过金属翅片与平行金属板之间的导热作用，在金属板中形成温度梯度。
同时，在冷却介质流动的一侧，冷却介质通过平行金属板之间的通道，与金属翅片进行热量交换。
冷却介质的低温传递到金属翅片上后，通过金属翅片与平行金属板之间的导热作用，将热量传递到平行金属板。
这样，燃气和冷却介质之间的热量传递就实现了。
板翅式换热器的传热效率主要受到以下几个因素的影响。
首先是金属翅片的布置形式，包括翅片的高度、间距和角度等。
通过合理的布置形式，可以增加换热面积，提高传热效率。
其次是金属材料的选择，不同的金属材料具有不同的导热性能，因此，合适的金属材料能够提高传热效率。
此外，还需要考虑燃气和冷却介质的流速、入口温度和压力等参数，这些参数在一定范围内的变化，都会对传热效果产生一定的影响。
总之，板翅式换热器是一种结构紧凑、传热效率高的换热设备。
它利用金属翅片扩大换热面积，通过对流传热和导热方式，实现燃气与冷却介质之间的热量传递。
在实际工程应用中，可以根据具体需求选择不同的布置形式和材料，以提高传热效率和满足工艺要求。
板翅式换热器
多孔翅片
在平直翅片上冲出许多圆孔或方孔而成的翅片。开孔率一般为5％ 一10％。孔的排列有长方形、平行四边形和正三角形三种。 翅片上的孔可使传热边界层不断破裂、更新，起到强化传热的效果。 在高雷诺数范围会出现噪音和振动。翅片上开孔能使流体在翅片中 分布更加均匀，利于流体中杂质颗粒的冲刷排除。用于导流片及流 体中夹杂颗粒或相变换热的场合。
n 层通道的二次传热面积Ff
y Ff F x y
2x y BLe n s
n 层通道的总传热面积F
F
三、热工设计 1、翅片效率与表面效率
翅片及其表面温度分布示意图 隔板直接传递的热量Qb 沿翅片传递热量Qf
Qb Fb t w t f
Q f Ff t m t f
形式： 平直翅片、锯齿翅片、多孔翅片、波纹翅片。
A.平直翅片
b.多孔翅片
c.锯齿翅片
d.波纹翅片
平直翅片 最基本的一种翅片，也称光滑翅片（翅片为矩形）。
流体在流道中流动时，其传热特性和流动特性与流体在长的圆管中 的传热和流动特性相似。其主要作用是扩大传热面积，对促进流体 湍动的作用很小。相对于其它形式的翅片，换热系数和阻力系数都 比较小，所以宜用于要求较小的流体阻力而其自身传热性能又较好 的场合。平直翅片的强度较高，适用于高压场合。
2）在导流片中流动阻力应保持在最小的恒定值。 3）导流片耐压强度应与整个板束的承压能力匹配。
4）便于制造。导流片的布置形式与封头及换热器的结构形式密切相
关。封头的设计主要取决于工作压力、流体股数、换热器的流道 布置以及是否切换等。
二、翅片的结构设计
翅片的当量直径De
4A 4 xy 2 xy De U 2 x y x y
板翅式换热器的研究与应用进展
板翅式换热器的研究与应用进展板翅式换热器的研究始于20世纪40年代。
随着材料科学和制造工艺的发展，板翅式换热器的设计和制造技术不断改进。
传统的板翅式换热器通常采用铝合金作为主要材料，因其具有良好的热导性能和机械强度。
然而，近年来，随着高温、高压工况的出现，需要更高性能的换热器材料。
因此研究人员开始关注其他材料，如钛合金、不锈钢和镍合金等。
这些材料具有更高的抗腐蚀性和耐高温性能，能够适应更为苛刻的工况。
此外，板翅式换热器的翅片结构也得到了改进。
传统的翅片结构是平面形状，为了增加传热表面积和提高换热效率，研究人员开始尝试设计不同形状的翅片，如波状、锯齿状和楔形翅片等。
这些新型翅片结构能够有效地扩大传热表面积，提高换热效率。
另外，板翅式换热器的流体动力学特性也是研究的重点之一、流体经过板翅式换热器时会产生阻力损失，同时，由于局部翅片结构的存在，会导致流动不均匀、分流和回流等现象。
因此，研究人员利用数值模拟方法进行流体动力学研究，优化换热器的流体动力学性能。
在实际应用中，板翅式换热器被广泛应用于化工、能源、电力等领域。
例如，在制造业中，板翅式换热器常用于冷却、加热和回收废热的工艺中。
在能源领域，板翅式换热器被用于燃气轮机和核电站的蒸汽发生器中，提高能量利用效率。
此外，板翅式换热器也被广泛应用于空调、汽车和航空航天等领域，以满足不同的冷却和加热需求。
然而，板翅式换热器在应用过程中仍然存在一些挑战。
例如，由于结构复杂，清洁起来相对困难，需要花费较长时间和精力。
此外，由于传统的板翅式换热器结构较为脆弱，易受到杂质的损坏和侵蚀。
因此，研究人员正努力改进换热器的结构和材料，提高其可靠性和使用寿命。
总之，板翅式换热器作为一种高效的传热设备，在研究和应用方面取得了显著进展。
随着材料科学和制造工艺的不断发展，板翅式换热器的性能将会得到进一步改善。
相信在未来，板翅式换热器将在各个领域得到更广泛的应用。
板翅式换热器介绍
封条
2019/11/21
封条端部接口型式（纵向）
二、结构及特点
隔板
1、组成：金属复合板 2、作用： （1）分隔流体 （2）复合钎料 它在母体金属表面覆盖有一层钎料合金（Al-SiMg），在钎焊时合金熔化而使翅片、封条与金属 平板焊接成一体。 3、常用隔板一般厚1mm~2mm；
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二、结构及特点
四川空分设备(集团)有限责任公司
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1
主要内容
板翅式换热器的原理
结构和特点
设计、制造过程
生产设备
使用场合、国内外产品简单情况
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2
一、原理
名称:（铝制）板翅式换热器 或 铝制板 翅式热交换器（NB/T47006-2009)
作用：为冷、热流体的换热提供场所。 常用于空分装置中，现在也多用于液 化装置等其他场合。
氧氮液化装置
氧液化器 氮液化器 过冷器
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其他应用场合
天然气处理装置 天然气液化装置 石化产品（例如乙烯装置） 致冷系统（如氟里昂冷却器、空调的油散热器） 工程设备（油散热器）
《板翅式换热器》课件
01
高效传热表面
研究新型的板翅式换热器表面材料和结构，以提高传热效率。
02
强化传热技术
探索新型的强化传热技术，如振动、旋转、超声波等，以减小传热热阻。
工业领域应用
板翅式换热器在石油、化工、制药等领域有广泛应用，市场前景广阔。
新能源领域应用
随着新能源产业的发展，板翅式换热器在太阳能、风能等领域的应用逐渐增多。
《板翅式换热器》PPT课件
目录
板翅式换热器简介板翅式换热器的应用板翅式换热器的设计与优化板翅式换热器的制造与维护板翅式换热器的发展趋势与展望
01
CHAPTER
板翅式换热器简介
板翅式换热器是一种高效、紧凑的换热设备，广泛应用于化工、石油、食品等领域。
定义
具有传热效率高、结构紧凑、轻巧、流体阻力小等优点，能够满足各种不同的换热需求。
CHAPTER
板翅式换热器的制造与维护
选择合适的材料，如不锈钢、铜等，确保质量合格。
准备原材料
对板片和翅片进行切割、清洗、加工，确保尺寸和形状符合设计要求。
加工板片和翅片
将板片和翅片按照设计要求进行组对，并进行焊接，确保结构牢固。
组对与焊接
对制造完成的换热器进行质量检测和性能试验，确保符合标准要求。
环保领域应用
随着环保意识的提高，板翅式换热器在废水处理、烟气治理等领域的应用逐渐受到关注。
03
02
01
新型材料与制造技术
研究新型的板翅式换热器材料和制造技术，以提高其性能和降低成本。
多场耦合传热机理
深入研究多场耦合下的传热机理，以提高板翅式换热器的传热性能。
系统优化与集成
研究板翅式换热器的系统优化与集成，以提高其整体性能和应用范围。
板翅式换热器的结构与传热机理简述
板翅式换热器的结构与传热机理简述板翅式换热器（Plate fin heat exchanger）是一种高效的换热设备，常用于工业生产过程中的热交换。
它的特点是具有大的换热面积、紧凑的结构和高效的传热性能。
本文将简述板翅式换热器的结构和传热机理。
1.结构板翅式换热器包括主要的三个部分：热交换芯片、翅片和壳体。
热交换芯片是由多层薄板叠压而成，通过焊接或胶合等方法固定。
在热交换芯片的表面上，通过铝合金或不锈钢等材料制作的翅片固定，增加了换热的表面积。
壳体用于包容热交换芯片和翅片，同时起到支撑和固定的作用。
换热介质通过壳体的进出口与热交换芯片进行传热。
2.传热机理对流换热是指当热介质在板翅式换热器内部流动时，通过对流传热，将热量从一个介质传递到另一个介质。
对流传热是由流体在换热器内的速度和温度差驱动的。
通过铝合金或不锈钢制成的翅片可以增加传热的表面积，增加了对流传热的效果。
传导换热是指热量通过固体传导而进行的传热过程。
在板翅式换热器中，热介质通过热交换芯片流动，热交换芯片由多层薄板堆叠而成，薄板之间通过焊接或胶合固定。
通过热交换芯片的传导，将热量从一个介质传递到另一个介质。
辐射换热是指热量通过辐射传递而进行的传热过程。
板翅式换热器中的翅片由金属材料制成，金属具有良好的导热性能，通过翅片的辐射作用，将热量从一个介质辐射到另一个介质。
总结：板翅式换热器具有大的换热面积、紧凑的结构和高效的传热性能，适用于需要高效换热的工业生产过程。
其结构主要包括热交换芯片、翅片和壳体，通过对流、传导和辐射的综合作用，实现高效的传热。
在实际应用中，可以根据具体的换热需求选择不同的材料和结构，以实现更好的换热效果。
板翅式换热器介绍
板翅式换热器介绍1.基本结构2.工作原理板翅式换热器利用板翅上的通道将冷流体和热流体分隔开来，两种流体之间通过板翅发生热传导而实现换热。
冷流体经过冷端流道进入换热器，热流体则从热端流道进入。
冷热流体在板翅上交叉流动，热量从热流体传递到冷流体，直到两者达到平衡。
3.热传导性能板翅的波纹形状可以增加表面积，从而增加传热面积，提高换热效率。
此外，铝材料的热导率较高，能够快速传导热量，确保了高效的换热。
4.流体动力学性能5.适用范围6.优点(1)高换热效率：板翅的波纹形状和铝材料的热导率能够提高换热效率，使得热能得到更好的利用。
(2)紧凑的结构：板翅式换热器的结构紧凑，能够在有限的空间内实现高效的热交换，减小了系统的占地面积。
(3)可靠性高：板翅式换热器采用模块化设计，可以根据具体需求进行组合，易于维护和清洗。
(4)耐腐蚀性好：使用铝材料制作的板翅可以抵抗各种化学介质的腐蚀，延长了换热器的使用寿命。
(5)节能环保：板翅式换热器的高换热效率能够降低系统的能耗，减少二氧化碳排放，符合节能环保的要求。
7.应用案例板翅式换热器广泛应用于各个行业。
例如，在空调制冷系统中，板翅式换热器用于冷却剂和大气空气之间的热交换，实现了空气的制冷。
在化工行业中，板翅式换热器可用于不同介质之间的热传递，从而提高生产效率。
在食品加工领域，板翅式换热器用于食品的冷却和加热，确保了食品的质量和安全。
综上所述，板翅式换热器是一种高效、紧凑的换热器，具有高换热效率、节能环保等优点，适用于多个行业。
它的设计和材料选择使得换热器能够实现快速的热传导和优秀的流体动力学性能，从而提高了换热效率。
随着科技的发展，板翅式换热器将在更多领域得到广泛应用。
第九章 板翅式换热器
第一节 板翅式换热器概述 一、板翅式换热器的发展 板翅式换热器首先使用于汽车与航空工业中，最 早生产的是铜墙质浸焊的板翅式换热器。
本世纪四十年代中期出现了更轻巧的铝质浸焊板 翅式换热器。
五十年代开始在空气分离设备中应用板翅式换热 器。 目前，板翅式换热器正在低温技术、化工、制冷等 一些工业部门推广使用。
（二）隔板 隔板的作用在于分隔并形成流道，同时承受压力。 隔板尚卢一次传热表面的作用，故其厚度应有满 足承压的条件下尽可能减薄。隔板通常使用两面 涂覆铝硅合金薄层的复合板。隔板与翅片、隔板 与封条之间的钎焊边接就是依靠这一薄层的铝硅 作为焊料钎焊成牢固整体的。
（三）封条 封条出叫侧条，它位于通道的四周，起到分隔、封 闭流道的作用。 板翅式换热器的封条有多种形式，常用的有如图 9—3所示的燕尾槽型、矩形截面型等。封条上、 下两面向两侧具有斜度为3%的斜率，这是为了在 与隔板组合成板束时形成缝隙，便于钎接焊料渗入 而形成饱满的钎接焊缝隙。
导流板的布置形式与封头及换热器的结构密切相关， 如图9—5所示。
封头的结构设计主要取决于工作压力、气 流数、换热器的流道布置以及是否切换等 等。 对于工作压力较高的板翅式换热器以及频 繁切换的切换热器，其封头的结构设计尤 应注意连接断面的强度，一般应采用小封 头的结构或其它加强措施，以保证强度。
y Ff F x y
（9—8）
表9—1 国产标准翅片的结构参数 翅 高 翅 厚 翅 距 通道截 s f 面积 hf 翅片 f 型式 (mm) (mm) (mm) A i ① (m2) 平直 形 锯齿 形 打孔 形
9.5 6.5 4.7 9.5 6.5 4.7 3.2 6.5 4.7 3.2 0.2 0.3 0.3 0.2 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 1.7 2.1 2.0 1.7 2.1 2.0 3.5 2.1 2.0 3.5 0.00821 0.00531 0.00374 0.00821 0.00531 0.00374 0.00265 0.00531 0.00374 0.00265
铝制板翅式热交换器
铝制板翅式热交换器
名称:（铝制）板翅式换热器或铝制板翅式热交换器（NB/T47006-____) 作用：为冷、热流体的换热提供场所。
常用于空分装置中，现在也多用于液化装置等其他场合。
翅片增强传热：1、增加扰动2、二次表面积（可占90%）
板翅式换热器的制造工艺有如下几种：非焊接的粘接、有溶剂的盐浴钎焊、无溶剂的真空钎焊和气体保护钎焊。
板翅式换热器特点总结
真空铝钎焊机理
真空铝钎焊技术是采用比铝材熔点低的铝合金作钎料，将焊件和钎料加热到高于钎料
熔点，但低于母材熔化温度，液态钎料靠毛细管浸润作用在两工件间微小间隙填充，与母材相互扩散实现被焊工件连接的一种方法。
真空钎焊的优点：
①加热温度低，因此基体金属的物理化学性能不发生影响或影响很小
②可将复杂零件的千万条焊缝一次焊成
③零件变形小，容易保证组合件的尺寸
④真空环境下加热有利于去除工件表面的油脂及氧化膜，焊后零件表面光亮度高⑤无需钎剂，焊后无需清洗
⑥钎焊和淬火（或某些热处理）可同时进行
铝合金钎焊工艺的特点和难点
由于铝合金具有独特的物理化学性能，在钎焊过程中会产生一系列困难和特点：铝的化学性能较活泼，与氧的亲和力很强。
常温空气中，铝与氧结合会生成致密的
AL2O3薄膜，厚度可达0.1μm。
该氧化膜非常致密，其熔点也高达2050℃，远远超过了铝合金的熔化温度；同时，它还会阻碍金属之间的良好结合，易形成夹渣和气孔，因此铝合金的焊前处理和在加热状态下防止或减少氧化膜的形成非常
重要。
所以在钎焊过程重尤其在钎料熔化的工艺段保持炉内较高的真空度，以及采取工艺措施在钎焊过程中减少氧化膜的形成或去除氧化膜就非常必要。
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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。