板翅式換熱器介紹

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1、板翅式換熱器設(shè)計(jì)Plate-finHeatExchanger二零零五年七月本章主要內(nèi)容一、緒論二、板翅式換熱器的結(jié)構(gòu)三、板翅式換熱器的設(shè)計(jì)計(jì)算四、板翅式換熱器的流動(dòng)阻力計(jì)算五、板翅式換熱器的強(qiáng)度計(jì)算六、板翅式換熱器的制造工藝本章學(xué)習(xí)重點(diǎn)（1）了解板翅式換熱器的基本型式及結(jié)構(gòu)（2）能應(yīng)用基本傳熱公式對板翅式換熱器進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算§3-1緒論1發(fā)展概述二十世紀(jì)三十年代，英國的馬爾斯頓·艾克歇爾瑟（MarstonExcelsior）公司首次開發(fā)出銅及銅合金制板翅式換熱器，并將其用作航空發(fā)動(dòng)機(jī)散熱器。此后，各種金屬材料的板翅式換熱器相繼出現(xiàn)在工程應(yīng)用中，唯以鋁合金材料為主。我國是從60年代初期

2、開始試制的。首先用于空分制氧，制成了第一套板翅式空分設(shè)備。近幾年來，在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、翅片規(guī)格、生產(chǎn)工藝和設(shè)計(jì)、科研方面都有較大發(fā)展，應(yīng)用范圍也日趨廣泛。2優(yōu)缺點(diǎn)－優(yōu)點(diǎn)?傳熱效率高，溫度控制性好翅片的特殊結(jié)構(gòu)，使流體形成強(qiáng)烈湍流，從而有效降低熱阻，提高傳熱效率。其傳熱系數(shù)也比列管式換熱器高5-10倍。傳熱效率與功耗比低，可精確控制介質(zhì)溫度。?結(jié)構(gòu)緊湊傳熱面積密度可高達(dá)17300m2/m3，一般為管殼式換熱器的6-10倍，最大可達(dá)幾十倍。?輕巧，經(jīng)濟(jì)性好翅片很薄，而結(jié)構(gòu)很緊湊、體積小、又可用鋁合金制造，因而重量很輕(可比管殼式換熱器降低80%)，故成本低。?可靠性高全釬焊結(jié)構(gòu)，杜絕了泄漏可

3、能性。同時(shí)，翅片兼具傳熱面和支撐作用，故強(qiáng)度高。?靈活性及適應(yīng)性大：1）兩側(cè)的傳熱面積密度可以相差一個(gè)數(shù)量級以上，以適應(yīng)兩側(cè)介質(zhì)傳熱的差異，改善傳熱表面利用率；2）可以組織多股流體換熱(可達(dá)12股，這意味著工程、隔熱、支撐和運(yùn)輸?shù)某杀鞠慕档?，每股流的流道數(shù)和流道長都可不同；3）最外側(cè)可布置空流道（絕熱流道），從而最大限度地減少整個(gè)換熱器與周圍環(huán)境的熱交換。2優(yōu)缺點(diǎn)－缺點(diǎn)?流道狹小，容易引起堵塞而增大壓降；當(dāng)換熱器結(jié)垢以后，清洗比較困難，因此要求介質(zhì)比較干凈。?鋁板翅式換熱器的隔板和翅片都很薄，要求介質(zhì)對鋁不腐蝕，若腐蝕而造成內(nèi)部串漏，則很難修補(bǔ)。?板翅式換熱器的設(shè)計(jì)公式較為復(fù)雜

4、，通道設(shè)計(jì)十分困難，不利于手工計(jì)算；這也是限制板翅式換熱器應(yīng)用的主要原因。3板翅式換熱器應(yīng)用空氣分離裝置可逆式換熱器，冷凝蒸發(fā)器，液化器，液氮和液態(tài)空氣過冷器；石油化工在天然氣的液化、分離裝置，及合成氨工業(yè)中逐步獲得應(yīng)用；動(dòng)力機(jī)械內(nèi)燃機(jī)車散熱器，汽車散熱器、挖掘機(jī)循環(huán)油冷卻器和壓縮機(jī)空冷器、油冷器等；原子能和國防工業(yè)氫液化器和氮液化器。序號溫度范圍(℃)應(yīng)用領(lǐng)域1-269~-253氦氣液化分離2-253~-196氫氣液化分離3-196~-162空氣分離4-162~常溫乙烯精制、丙烯液化、氟里昂冷凍車船散熱器、冷卻器、油冷器、空冷器、5常溫~150空調(diào)裝置冷卻器及回?zé)崞?、地?zé)峒疤柲?/p>

5、利用裝置的換熱器及回?zé)崞?各種溫度某些化工及石油化工用換熱器7100~500核電廠反應(yīng)堆用換熱器（前景較好）航天、航空及電子工業(yè)用的特殊換熱器、8特殊用途化學(xué)反應(yīng)及精餾等(主要是微槽道換熱器)機(jī)車水冷式中冷器風(fēng)冷式換熱器壓縮機(jī)風(fēng)冷式油、氣換熱器工程機(jī)械風(fēng)冷式油換熱器風(fēng)冷式氣冷卻器冷凝蒸發(fā)器機(jī)車風(fēng)冷式油換熱器空分主換熱器壓縮機(jī)風(fēng)冷式油、氣換熱器§3-2板翅式換熱器的結(jié)構(gòu)1基本結(jié)構(gòu)板翅式換熱器由芯體、封頭、接管和支座組成。熱交換由芯體完成，因此最關(guān)鍵的部件是芯體。芯體由翅片、隔板、封條和導(dǎo)流片組成。板翅式換熱器結(jié)構(gòu)圖2翅片作用及類型（1）作用翅片是板翅式換熱器最基本的元件，傳熱主要是依

6、靠翅片來完成，一部分直接由隔板來完成。而翅片傳熱不像隔板是直接傳熱，故翅片有“二次表面”之稱。翅片除承擔(dān)主要的傳熱任務(wù)外，還起著兩隔板間的加強(qiáng)作用。（2）類型?翅片有鋸齒形、平直形、多孔形等多種結(jié)構(gòu)型式，可根據(jù)不同的操作條件來選擇合適的翅片型式；?翅片的擴(kuò)展面和翅片對流體的擾流能力決定了熱交換能力；?因此板翅式換熱器具有結(jié)構(gòu)緊湊、輕巧及傳熱效率高等特點(diǎn)。平直翅片特點(diǎn)是有很長的帶光滑壁的長方型翅片，傳熱與流動(dòng)特性類似于流體在長圓型管道中的流動(dòng)。鋸齒翅片特點(diǎn)是流體的流道被沖制成凹凸不平，從而增加流體的湍流程度，強(qiáng)化傳熱過程，故被稱為“高效能翅片”。多孔翅片是在平直翅片上沖出許多孔洞而成

7、的，常放置于進(jìn)出口分配段和流體有相變的地方。波紋翅片是在平直翅片上壓成一定的波紋，促進(jìn)流體的湍動(dòng)，波紋愈密，波幅愈大，其傳熱性能愈好。百葉窗式翅片又稱鱗片式翅片或切斷式翅片，其特點(diǎn)是翅片上沖有等距離的百葉窗式的柵格，向內(nèi)流道凸出，起到強(qiáng)化傳熱的作用。板翅式換熱器有釬焊式和擴(kuò)散焊兩種基本結(jié)合型式。大多數(shù)熱交換工況采用的是真空釬焊的鋁制板翅式換熱器，對于腐蝕性較高的介質(zhì)，有真空釬焊的不銹鋼板翅式換熱器和鈦板翅式換熱器。（2）代號各翅片均采用我國漢語拼音符號和數(shù)字統(tǒng)一表示：