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
板翅式换热器问世于20世纪30年代，英国应用于航空发动机的散热；50 年代在深冷和空分设备上开始采用；近来在石油化工、航空、车辆、动 力机械、空分、深低温领域、原子能和宇宙航行等工业 部门中都得到了 广泛的应用。 我国从60年代开始生产板翅式换热器（空分设备）。
一、基本构造
基本单元 隔板、翅片及封条 冷、热流体在相邻的基本单元体的流道中流动， 通过翅片及与翅片连成一体的隔板进行换热。
翅片表面总效率 对于冷热通道间隔排列的板翅式换热器，它们之间的传热量
Q Fb tw t f Ff h f tw t f
于是 所以

Q Fb Ff h f t w t f Fh0 t w t f

Fh0 Fb F f h f
hf
Ff tm t f Ff t w t f

tm t f tw t f
一般
hf
tanh( mb ) mb
2 m d f

1/ 2
m-翅片参数； b-热传导距离，指由翅片根部至翅片表面温度梯度 为零截面的距离，它与热流体的布置方式有关。 翅片低而厚，则hf高；翅片高而薄，则hf低； 翅片与流体间的对流换热系数越小，则hf高； 翅片材料的导热性能越好，则则hf高。 翅片选择首先作翅片选型，再确定其几何参数。 根据工作压力、传热能力、允许压降、流体性能、流体有 无相变及流体对流换热系数大小进行选择。
翅根温度tw高于翅片中心处表面温度to， 引入翅片效率hf，用tw代替tm， 翅片效率的意义：
Qf Ff h f tw t f

表示翅片的实际传热量(在翅片表面平均温度tm下)和理想的最大可 能传热量(在翅根温度tw下)之比。 二次传热面与一次传热面的效果不同，当按一次传热面统一处理 时，二次传热面应打的折扣。
锯齿翅片
平直翅片被切成许多短的片段，相互错开一定的间隔而形成的间断 式翅片。对促进流体湍动，破坏热边界层十分有效。在压力损失相 同的条件下，它的传热系数要比平直翅片高30％以上。在传热量相 同的条件下，其压力损失比相应的平直翅片小。
波纹翅片
平直翅片上压成一定的波形（如人字形），使得流体在弯曲流道中 不断改变流动方向，以促进流体的湍动、分离或破坏热边界层。其 效果相当于折断的翅片。
单层通道流通截面积Ai
翅片的基本尺寸
H-翅片高； d-翅片厚度； s-翅片间距，s=x+d； Le-单元有效长度； B-单元有效宽度； x-内距； y-内高，y=H-d；
Ai xy
B s B s
n 层通道自由流通的截面积A
A nAi nxy
n F x y
封条的结构形式
4.导流片与封头
作用：引导由进口管经封头流入板束的流体，使之均匀地分布 于流道之中，或是汇集从流道流出的流体使之经封头由出口管 排出，导流片还有保护翅片，以免通道堵塞的作用。
导流片与封头
导流片布置的几种形式
设计原则：
1）保证流道中流体均匀分布，使流体由进、出口管到通道之间的顺
利过渡。
2.隔板
作用：分隔并形成流道，同时承受压力，隔板还起传热表面的作 用。其厚度在满足承压能力的前提下尽可能减薄。隔板通常使用 两面涂复铝硅合金的复合板，隔板与翅片、隔板与封条之间的钎 焊就是依靠薄层的铝硅合金作为焊料，钎焊成牢固整体的。
3. 封条
也称侧条，它位于通道的四周，起到分割、封闭流道的作用。板 翅式换热器的封条有多种形式，常见的有燕尾形、燕尾槽形、矩 形。
h0
Fb h f Ff F Ff 1 1 h f F
许多个这样的单元体根据流体流动方式的 布置叠置起来，钎焊成一体组成板翅式热 交换器的板束，再配以必要的封头、接管、 支撑等就组成了板翅式换热器。 板翅式换热器
1. 翅片
传热面：由隔板与翅片的表面组成，隔板为一次传热表面，翅片为 二次传热表面，二次传热面积占总传热面积的70％～90％。 作用： 扩大传热面积，提高换热器的紧凑性。翅片是隔板的延伸，但比隔 板有着较大的比表面积。 提高传热效率。由于翅片的特殊结构，流体在流道中形成剧烈扰动， 使边界层不断破裂、更新，有效地降低热阻。 提高换热器的强度和承压能力。翅片起着加强肋的作用，使板束形 成牢固的整体。