板翅式换热器

英文名称：plate-fin heat exchanger传热元件由板和翅片组成的换热器。

编辑本段特点：

（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；同时由于隔板、翅片很薄，具有高导热性，所以使得板翅式换热器可以达到很高的效率。

（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到1000㎡/m3。

（３）轻巧，原因为紧凑且多为铝合金制造，现在钢制，铜制，复合材料等的也已经批量生产。

（４）适应性强，板翅式换热器可适用于：气－气、气－液、液－液、各种流体之间的换热以及发生集态变化的相变换热。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、串并联的组合可以满足大型设备的换热需要。工业上可以定型、批量生产以降低成本，通过积木式组合扩大互换性。

（５）制造工艺要求严格，工艺过程复杂。

（６）容易堵塞，不耐腐蚀，清洗检修很困难，故只能用于换热介质干净、无腐蚀、不易结垢、不易沉积、不易堵塞的场合。

编辑本段结构：

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，配以必要的封头、接管、支撑等就组成了板翅式换热器。

编辑本段制造工艺：

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。

编辑本段应用：

用于空分设备的换热器；

石油化工的乙烯装置、合成氨装置、天然气液化与分离等装置中；

用于深低温的氢、氦、制冷、液化设备中；

用于制冷和空调领域；

用于汽车和航空工业；

值得提出的是，目前在工程机械、通用机械、内燃机车等部门，板翅式换热器被广泛的应用于各种油、水、气体冷却器。

定义英文名称：pla t e-f in he at e xc ha nger传热元件由板和翅片组成的换热器。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；同时由于隔板、翅片很薄，具有高导热性，所以使得板翅式换热器可以达到很高的效率。（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到1000㎡/m3。（３）轻巧，原因为紧凑且多为铝合金制造，现在钢制，铜制，复合材料等的也已经批量生产。（４）适应性强，板翅式换热器可适用于：气－气、气－液、液－液、各种流体之间的换热以及发生集态变化的相变换热。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、串并联的组合可以满足大型设备的换热需要。工业上可以定型、批量生产以降低成本，通过积木式组合扩...

板翅式换热器新技术及应用

2009年11月25日08:41 中国换热器网

生意社11月25日讯

凌祥,周帼彦,邹群彩,涂善东摘要:介绍了作者近年来在板翅式换热器研究与开发方面所做的工作:①为提高铝板翅式换热器翅片和隔板表面的耐蚀性和亲水性,开发了一种表面处理技术。②开发的板翅式换热器快速创型系统,具有优化设计、参数化绘图和快速报价等功能,能降低产品成本,提高设计效率十几倍。③通过应用先进制造工艺和引进新材料开发了一系列具有抗强腐蚀、抗结垢、耐高温和耐高压能力的板翅式换热器系列新产品。④应用大型有限元分析系统对高压板翅式换热器的结构特性进行了初步分析,得出了一些提高产品可靠性的设计准则。关键词:板翅式换热器;快速创型;表面处理;先进制造工艺;有限元分析

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% ,成本可降低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。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、试验研究、制造工艺及开拓应用的研究方兴未艾[ 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,下面将介绍我们近年来在板翅式换热器研究与开发方面所做的工作。1表面处理技术

板翅式换热器在压缩机中主要用于油冷却器和压缩空气冷却器,有空冷和水冷两种形式。无论是空冷还是水冷冷却器,高温压缩空气在冷却过程中都会有冷凝水析出,并在翅片上聚集形成“水桥”,阻止了空气的流通,从而使空气压力降增大,并导致热交换效率下降,空调中的板翅式换热器也存在类似的情况。尽管铝及其合金具有良好的抗蚀性能,但是长期滞留在铝表面的冷凝水吸收空气中的氧、硫及氮等,在铝表面形成腐蚀电池,加速腐蚀。腐蚀产物在铝翅片表面聚集,将降低热交换效率。对于水冷却器,在水侧同样存在腐蚀性问题,长期运行也将缩

短铝制板翅式换热器的寿命。

为提高铝表面的抗腐蚀和亲水性能,作者对铝翅片表面处理技术进行研究,提出了一种两步成膜法。先用铬酸2铬盐在铝翅片表面形成一层防蚀纳米膜。在此涂层之上,再用小于100 nm的细硅酸微粒进行涂膜,这样, 2SiOH基团将在水中离解并产生负电荷,可使水中分散的负电荷很稳定,当加热此液态悬浮液时,硅粒子就很难再分散并且很难从表面移走。这些粒子上的2SiOH基团可以吸附水分子形成亲水表面。实际使用效果表明,采用此方法能提高换热器寿命和减小空气

侧压力降。2快速创型系统[2 ]

目前,不借助计算机,手工完全可以进行一个完整的换热器热力计算。然而,由于板翅式换热器的设计公式比较复杂,通道设计又十分困难,计算过程将十分费时且易出现人为的误差,为便于简化计算还必须忽略许多二阶量的影响。另外多股流板翅式换热器和有相变板翅式换热器的手工计算几乎不可能,因此板翅式换热器经常弃置不用,设计者通常选用低效但相对简单的管壳式换热器[ 3 ]。近年来计算机辅助工程技术(Compu ter A ided Engineering)的发展,使应用计算机模拟技术对换热器稳态和瞬时进行性能模拟已成为可能,这将解决多年来一直

困扰设计人员的手工热力计算的难题。

Shah首先对紧凑式换热器的计算机辅助热工计算进行了讨论[ 4 ]。英国传热服务公司HTFS、美国AL TEC公司和SW公司等都曾推出专用商业软件。笔者经过多年的研究与开发,于1995年正式推出了板翅式换热器的快速创型系统(R IS2PFHE)软件包[ 5 ] ,该系统具有优化设计、参数化绘图和快速报价等功能。经过部分厂家使用,结果表明可提高设计效率10～20倍,大大减少了过去设计、绘图文件生成中的人为错误,使产品的设计周期大为缩短。与国外软件相比,除了热工计算外,还具有物性计算模块和用C+ +开发的基于A u toCAD系统的计算机参数化绘图模块以及快速报价等功能[ 6, 7 ]。

一个高水平的计算机辅助设计程序必须兼备优化功能[ 4 ] , R IS2PFHE系统应用遗传算法实现了板翅式换热器多目标的人工智能设计优化。实际使用表明,该方法具有极强的鲁棒性和全局寻优能力,应用该方法,我们已开发了风冷和水冷两个系列的压缩空气板翅式中冷器和后冷器。3新产品

虽然板翅式换热器的设计和制造技术已有很大的发展,其优点也已得到公认,但人们始终没有放弃对造价更低,适应性更广,特别是能耐更高压力、耐高温和耐腐蚀、不易结垢的新型板翅式换热器的研究。近年来,笔者应用先进制造工艺和引进新材料开发出一系列板翅式换热器新产品。3.1板翅式风机[ 8 ]