1、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 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
2、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v 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。v 结构紧凑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。v 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。v 可靠性高全钎
3、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。v 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。2 优缺点缺点v 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。v 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。v
4、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。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5 常温 150 车 船散 热 器、冷却器、油冷器、空冷器、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7 100500 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、气换热器风冷式气 冷却器冷凝蒸发器工程机械风冷式油换热器
