第九章板翅式换热器说课材料

❖
rh
A U
xy
2xy
❖ 当量直径
（9—1）
4A 2xy
❖
de
4rh
U
xy
（9—2）
❖ 每层通道自由截面积
❖
Ai
xyw sf
（9—低3温）实验室
CRYOGENICS
❖ 每层通道传热表面积
❖
Fi
2(x y)wL sf
❖ 板束n层通道自由截面积
A xywn
❖
sf
❖ 板束n层通道传热表面积
F 2(x y)wLn
❖ 六十年代以后，在大型氦液化器与氦制冷装置中， 板翅式换热器也得到广泛的应用。板翅式换热器 结构的特点，比较适合于在低、中压范围内工作， 故对于深低温领域用的板翅式换热器需要进一步 研究，以提高其承压能力。
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三、板翅式换热器的特点
❖ 1．传热效率高 由于翅片对流体的扰动，使边界层 不断破裂，因而具有较大的换热系数；同时由于制 造板翅式换热器金属的高导热性，所以使得板翅式 换热器可以达到很高的效率。
0.722
锯齿 9.5
0.2
1.7
0.00821
12.7
2.58
0.861
形
6.5
0.3
2.1
0.00531
7.61
2.79
0.775
4.7
0.3
2.0
0.00374
6.1
2.45
0.722
3.2
0.3
3.5
0.00265
3.49
3.04
0.476
打孔 6.5
0.3
2.1
0.00531 7.61 2.79
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❖ 除了空气分离以外，板翅式换热器还广泛 地应用于天然气及合成氨尾气的分离设备 中。
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2．板翅式换热器在深低温领域中的应用
❖ 板翅式换热器可以在200℃到绝对零度的温度区 间工作。
❖ 对于液氢和以液氢精馏生产重水的装置，板翅式 换热器在氢纯化工艺中获得满意的使用效果。
❖ 5．板翅式换热器制造工艺复杂，要求严格。 ❖ 6．容易堵塞，不耐腐蚀，清洗检修较困难。
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第二节 板翅式换热器的结构
❖ 一、翅片的结构参数 ❖ 翅片的几何尺寸常用图9—1所示的符号表示。
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❖ 根据几何尺寸、翅片结构参数的计算公式如下：
❖ 水力半径
❖
sf
（9—4） （9—5） （9—6）
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❖ 一次表面面积
❖
Fb
x x
y
F
❖ 二次表面面积
❖
Ff
yF x y
（9—7） （9—8）
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表9—1 国产标准翅片的结构参数
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翅 高 翅 厚 翅 距 通道截 传热 当量 二次表
翅片 h f f
s f 面积
0.775
形
4.7
0.3
2.0
0.00374
5.6
2.4低5 温实0.验696室
3.2
0.3
3.5
0.00265
3.3
3.04
0.445
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❖ ①通道截面积是指有效宽度W=1m时每层通 道的Ai值。
❖ ②传热面积是指有效宽度W=1m、有效长度 L=1m时每层通道的Fi值。
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❖ 2．紧凑 由于板翅式换热器具有扩展的二次表面， 使得它的比表面积可达1000~2500m2/m3。
❖ 3．轻巧 由于紧凑且多由铝合金制造，所以显得轻 巧。
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❖ 4．适应性大 板翅式换热器可以适用气一气、气 一液、液一液间各种不同流体的换热，以及发生 集态变化间的相变换热。通过流道的布置和组合 能够适应逆流、错流、多股流、多程流等不同的 换热工况。通过单元间串联、并联、串并联的组 俣可以满足不同的换热需要。工业上可以定型成 批生产，以降低成本，扩大互换性。
CRYOGENICS 二、板翅式换热器的基本元件
❖ 板翅式换热器板束的基本结构及基本元件，见图 9—2，它是由隔板、翅片、封条、导流板等组成。
❖ 在相邻两隔板之间放置翅片及封条，组成一夹层， 称为通道。将这样的夹层根据流体的不同流动方 式叠置起来，钎焊成一整体，便组织板束。板束 是板翅式换热器的核心部分，配以必要的封头、 接管、支承就组成了板翅式换热器。
❖ 1972年9月，机械工业部在开封召开的“板 翅式换热器制造技术攻关经验交流会”系 统地总结了前一阶段的研制与攻关经验， 制定了有关的技术文件，为我国的板翅式 换变器的设计及制造打下了一个良好的基 础。
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二、板翅式换热器在低温技术中的应用。 ❖ 1．板翅式换热器在气体分离中的应用
一些工业部门推广使用。
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❖ 二十世纪四十年代，美国诺利斯以及美国海军研究 署、船舶局、航空局等在板翅式换热器的传热机理 及设计依据方面做了大量的研究工作，后来凯斯和 伦敦二人编著了《紧凑式换热器》，较系统地总结 了研究成果，在目前这已成为设计板翅式换热器的 基本参考文献。
CRYOGENICS 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
型式 (mm) (mm) (mm) Ai ①
(m2)
面积 Fi ② (m2)
直径 面所点 d e 的面积
(m2) 比例Ff / F
平直 9.5
0.2
1.7
0.00821
12.7
2.58
0.861
形
6.5
0.3
2.1
0.00531
7.61
2.79
0.775
4.7
0.3
2.0
0.00374
6.1
2.45
❖ 目前，板翅式换热器已被广泛应用在空气分离设备 中。空气分离设备使用板翅式换热器所带来的好处 是：
（1）铝制板翅换热器可以在低温下工作，取代了 昂贵的铜制换热器；
（2）由于高效率、紧凑和轻巧等特点，使得空气 分离设备采用板翅式换热器之后外形尺寸缩小，跑 冷损失减少，膨胀空气量减少、经济指标提高；同 时由于整个设备热容量的减少，启动时间缩短；
❖ 板翅式换热器发展中的另一方面问题是制造工艺。 主要是局部脱焊（即在钎焊过程中局部没有烛牢而
形成薄弱的环节），这导致板翅式换热器承压能力
下降，或在承受交变负载的切换式换热器中产生疲
劳破坏。这个问题经历了一个漫长而曲折的过程才
得到解决。
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❖ 我国板翅式换变器的研制开始于六十年代 的中期。