板翅式换热器

de U
2(x y) x y
(2)通道横截面积A
对于每层单元，通道的横截面积为
Ai
xy
B ,m2
s
芯体的n层通道的横截面积为
Fra Baidu bibliotek
A
nAi
nxy
B,m2
s
(3)通道横截面积A
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。
1 基本结构
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、封条和导流片组成。
板翅式换热器结构图
2 翅片作用及类型
（1）作用
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。
而翅片传热不像隔板是直接传热，故翅片有“二 次表面”之称。
1 几何尺寸计算
Le
B
y h
δx
s
hf----翅片高度，m； ----翅片厚度，m；
sf----翅片间距，m；
B----翅片有效宽度，m；
Le----翅片有效长度，m； n----通道层数；
x----翅片内距x=s-，m； y----翅片内高y=h- ，m
(1)当量直径 de
4A' 4xy 2xy
（2）代号
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 JC 锯齿翅片
DK 多孔翅片 BW 波纹翅片
例：
65PZ2103 表示:翅高6.5mm，
节距（或翅片间距）2.1mm， 厚度0.3mm 平直翅片
3 流动形式
通道以不同方式的叠置和排列可形成不同的流 动形式
错流
逆流
错逆流
§ 3-3 板翅式换热器的设计计算
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、氟里昂冷冻
车船散热器、冷却器、油冷器、空冷器、
5 常温~150 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
传热面积密度可高达17300 m2/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%)，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。
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。
（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。
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。
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
❖ 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。
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。
§ 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（Marston Excelsior）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
7 100~500 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
工程机械风冷式油换热器
风冷式气冷却器
冷凝蒸发器
机车风冷式油换热器 空分主换热器
压缩机风冷式油、气换热器
§ 3-2 板翅式换热器的结构
板翅式换热器设计
Plate-fin Heat Exchanger
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