板翅式换热器的计算机模拟
于 颖 史益强 王志祥 李永生＊
(中国药科大学化工原理教研室,江苏南京210009;＊南京工业大学机械与动力工程学院,江苏南京210009)
摘要 编制了板翅式换热器的模拟软件,可对板翅式换热器的设计质量进行检验及对已有设备的性能进行评价。通过对换热器各种工况条件的模拟,可以充分发挥设备的性能,使其在最佳状态下工作。本软件与换热器优化设计软件配合使用,可使设计结果达到最佳。
关键词 板翅式换热器 设计质量 计算机模拟
板翅式换热器是一种紧凑式的高效换热器,它具有结构紧凑、轻巧、传热效率高等特点,广泛地用于石油化工、空气分离、低温工程、船舶、车辆及原子能等行业。随着钎焊及真空钳焊技术的发展,工艺的完善,材料质量的提高及材料种类的拓展[1、2],其制造成本不断下降,甚至可以应用于一些家用电器,如空调、家用取暖设施等[3]。目前国内板翅式换热器的制造水平已达到了国际领先水平,部分产品已出口国外[4]。而且有关板翅式换热器的试验研究,软件开发也取得了一些成果;为了更好地与先进的制造水平相当,提高设计的效率、质量及设备的可用性,将计算机模拟与板翅式换热器的计算机辅助优化系统相结合,有较高的实用价值。
计算机模拟是计算机技术工程应用的重要方面,它可以模拟实际工作情况,获得一系列的工作参数,从而为具体操作过程提供指导和帮助。它可以代替常用的试验过程,从而可以节约大量的经费。
另外它还可以作为设计质量的检验过程,对设计的结果进行评判,从而避免设计过程中的失误。国际上对于实物产品的质量要求有一定的规定,如对生产出的压力容器的质量有一定的检验方法和评判,从而在制造和生产检验过程中都有一定的要求;但涉及到设计过程和设计质量还没有具体的规定,新版I SO9000中对设计过程做了一些规定,但主要是设计程序上的规定。实际上,设计过程中的质量控制也非常重要,设计结果的好坏直接影响到最终产品的质量,对设计质量的检验除控制设计过程外,对设计结果的计算机模拟是一种切实可行的方法和手段。
1板翅式换热器的设计过程
根据板翅式换热器的结构特点,其主要设计过程可分为两部分:
(1)热力设计部分:这部分是板翅式换热器设计的主要部分,根据设计任务书提供的设计要求,按照热力学原理计算出芯体的有效长度、有效宽度及层数设计。这里有许多计算方法,如使用对数平均温差法,传热单元数法。
(2)换热器的结构强度设计部分:这部分主要是确定各部件的强度尺寸和强度校核,以确保设备的安全性。
常规的设计常采用试算法,即假设某一参数已经确定,即可求出相应的其它参数,这种方法有许多局限性,因而产生了各种优化方法,从而找到效率或质量或其它指标相对较优的设计方法。然而设计的结果还要考虑设备的柔性和健壮性。因为设备在实际运行中,各参数不可能固定不变,因而在所谓的最优设计过程中,当参数改变时它的某些性能可能变得最差。如设计时流体处于层流和湍流的临界状态,如果实际工作中状态发生改变,设计结果就会出现较大的波动。因而对于好的设计应该考虑工作参数波动时的情况,通过计算机的模拟则可以实现此功能。
2板翅式换热器的计算机模拟
计算机模拟的一般过程是:问题的描述,模型的建立,求解过程和有效性验证以及应用。
2.1 模型建立
对于板翅式换热器的热力计算来说,其数学模型已有许多。这里选文献[1]作为依据,使用传热单元数法。
2.2 实现方法
整个板翅式换热器的模拟系统由基本数据库、数据管理模块、输入输出模块、工艺参数计算模块和相
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应的辅助设计接口模块组成。其相互关系见图1
。
图1 模拟系统组成模块图
此系统的核心部分是工艺参数计算模块,它主要是根据板翅式换热器设计方法建立模型,这个计算模块也可用于板翅式换热器的设计之中。
基本数据库是板翅式换热器设计计算过程中需要用到的有关数据,如翅片的形式,尺寸和性能参数,介质的类型和性能参数(现主要包括水、油和水蒸气);另外还有计算过程中经常用到一些系数,如传热因子j 、摩擦因子f 及阻力缩放系数K e 、K c 等,这些数据本身是根据经验和试验得出的图表系数,本文按照文献[5]的方法处理。
数据管理模块主要提供工艺计算模块和基本数据库的接口,同时完成基本数据库的管理工作,包括:查询、修改、添加等。
设计接口模块提供模拟系统和设计系统的接口,它们共用基本数据库和工艺计算模块。
基本输入输出模块则为模拟系统的基本部分,提供人机接口,可根据不同的用途输入不同的查询参数从而得出对应的输出结果。
强度校核模块主要是对设备的强度进行校核,即设备的尺寸能否承受实际的工作压力并且满足安全系数的要求。
整个系统由一系列的模块组成,它们相互独立,体现了可扩充性和可修改性。如模型改进后只要修改参数计算模块即可。2.3 具体应用板翅式换热器设计过程中主要涉及以下基本参数:冷热流体的流量、进出口温度,翅片的类型及尺寸,换热的方式(逆流、并流、错流)。当设计完成后,在换热器的翅片型式,流道的分布以及层数都已确定的条件下,本模拟系统的主要功能包括:
(1)设计结果的校核
可以校核常规设计或优化设计的热力计算结果的正确性以及是否满足强度的要求;
(2)与设计软件的配合
可以验证设计结果的柔性和健壮性。为用户提供不同操作条件下,各个参数之间的关系。避免普通设计的盲目性以及优化设计中得到不稳定性。如若优化设计的结果使设备工作在不稳定的状态时,可以通过改变设计工作点,达到较佳状态。其功能包括实际工况下的波分析,承受波动的能力,最佳工作参数
范围(如温差变化范围,阻力变化范围)的确定等。
(3)工作参数的调整(设备调优)
设备在实际服役中,工作参数的改变及流体的参数的改变等会起其它参数的改变;通过模拟评估,给设备的再使用和决策提供基础。
(4)改变工作状态后强度的校核
当我们需要改变用途以及介质的压力改变时我们必须保证设备的强度够用,通过此模拟系统可以确定设备的安全系数以及强度余量,从而为我们正确使用设备提供安全保障。
3算 例
这时引用文献[6]的算例,给出本模拟软件的部分计算结果。
3.1 设计要求
用板翅式换热器对某油系统进行冷却。冷却用水入口温度为7℃,压力为0.3MPa ,设油入口温度为50～55℃,流量为80m /h ,要求油的出口温度为35～45℃之间。分别以板束的长度L 、有效宽度L W 、油道层数N 和水的流量Q 为设计变量进行优化设计,并确定优选设计方案。
表1 计算机辅助设计结果
项目名 称设计方案1
设计方案2
芯体尺寸
芯体长度m 0.90.81
芯体宽度m 0.180.1水道层数53油道层数42目标结果芯体重量kg 20.768.64油道压力降Pa 4785199换热器效率
0.3
0.21
翅片
油道锯齿型翅片9.7×2.0×0.2
水道
多孔型翅片4.7×2.5×0.2
3.2 设计结果
表1给出了板翅式换热器计算机辅助设计的两
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种优化方案的结果。
3.3 模拟系统的分析
表2给出了两种设计方案下,冷、热流体入、出口温度及流量的模拟计算结果。但在实际工程中,由于过程操作的复杂性及工艺过程的不稳定性,油的流量可由1.33kg/s波动1.5kg/s,油入口温度最高可达到60℃。这时冷却水的参数要如何改变,才能达到原来的设计要求?且两种设计方案,哪一种更优?
表2 相应的计算结果
项目名称
设计1设计2
油侧水侧油侧水侧
性能入口温度℃557557
出口温度℃40124511
流量kg/s1.331.851.332.08表3 模拟状态改变结果
项目
设计1设计2
水出口
温度℃
水流量
kg/s
水出口
温度℃
水流量
kg/s
工况1:油入口温度为60℃
(油出口温度为40℃)
142.8123.2
工况2:油流量为1.5k g/s
(温度不变)
122.1122.6
工况3:油入口温度为60℃
流量为1.5kg/s
143.3134.1
为了解决此问题,可对各工况加以模拟,确定冷却水的参数并进行方案优选。各模拟工况如下。工况1:油入口温度不变,油的流量由1.33kg/s波动1.5kg/s。工况2:油的流量不变,入口温度出现波动由55℃波动到60℃,流量由1.33kg/s波动到1.5kg/s。设水的入口温度仍为7℃。
经模拟,在满足原设计要求的条件下,所需冷却水的流量及其出口温度见表3。且从其数值可以判断出:设计1的方案的柔性要优于设计2。由此可以优先选用设计1的方案。
4结 论
计算机辅助设计过程是一个黑箱操作,按照一定的设计条件,给出一个合理的设计结果,而其中的一些细节甚至是参数改变时换热器的表现很难表达出来。而计算机模拟则可以描述出各种情况下的结果,与计算机辅助设计配合使用可以达到最佳效果。
本文将计算机技术应用于换热器的设计与模拟中,可以大大节省设计时间和费用,并且可以给出不同的设计方案进行比较和选择。对于已有或设计好的板翅式换热器可以进行各种工况的模拟,可以为设备最佳状态提供依据。
本文的系统具有可修改性和可扩充性。可以适应试验数据的更新以及新的模型的使用。只要修改相应的计算模块即可。
参考文献
[1] 王松汉.板翅式换热器.北京:化学工业出版社,1988
[2] 凌 祥,等.石油化工设备,2002,31(2):1～3
[3] 盛璞林.制冷与空调,2002,2(3):32～34
[4] 嵇训达.石油化工设备,2000,29(2):40～42
[5] 於孝春.南京化工大学学报,1995,17(4):71～73
[6] 于 颖,等.化工机械,2000,78～78
(收稿日期 2003-10-14)
Computer Aided Simulation of the Plate-fin Heat Exchanger
Yu Ying Shi Yiqiang Wang Zhixiang Li Yongsheng＊
(Department of Chemical Engineering,China Phar maceutical University,Nanjing210009;
＊College Mechanical and Power Engineering,Nanjing University of Technology Nanjing210009)
A bstract A system of computer aided simulation of plate-fin heat exchanger has been fulfilled in this paper,which can test the quality of the design,evaluate the property of equipment and simulate the differ ent sates of equipment in differ-ent parameters.This system can bring the whole ability of plate-fin heat exchanger into play.It can also improve the quality of design when it works with the C AD system.
Key words plate-fin heat exchangers quality of design computer aided simulation
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工艺·试验《Technology&Testing》 2003年第17卷第10期 化工时刊
前期报告 1.选题的目的和意义： 板翅式换热器由于其体积小、重量轻、效率高、结构紧凑等优点，在石油化工、航空航天、电子、原子能、机械和空调等领域得到了越来越广泛的应用。波纹翅片作为板翅式热交换器的一种常见翅片类型，研究其传热和流动特性对板翅式热交换器的设计具有指导作用，也对以后的工程计算有很大的帮助作用。 2．传热，流动及防结垢研究 关于传热，流动及防结垢的研究涉及范围宽广的许多问题。其最终目的有二：一是强化传热并尽量减少流动阻力，二是为更精确的设计计算提供理论基础和方法．强化传热同时避免过大的流动阻力的主要途径有两个方面，一方面开发出新的更高效的传热表面，另一方面更合理地选择有关参数和更合理地设计流体分配结构，使流动在流道中得以更均匀地分配。 1．2板翅换热器翅片的类型、特点及应用场合 1．2．1翅片类型 板翅换热器的传热面由平板和翅片表面组成，平板部分的传热面叫一次传热面，由翅片组成的叫二次传热面。二次传热面积占总传热面积的绝大部分，一般达70～90％。 (1)平直翅片：它是最基本的一种翅片，由金属薄片制成的一种最简单的翅片形式。其特点是有很长的带光滑壁的长方形翅片，其传热特性和流体流动特性与流体在长的圆形管道中的传热和流动特性
相似。翅片的主要作用是扩大传热面，而对于促进流体湍动的作用很小，但流道长度对传热效果有明显的影响。． (2)锯齿形翅片：结构特点是流体的流道被冲制成凹凸不平，其目的是增加流体湍动程度，并破坏传热边界层，从而强化传热过程使传热效率提高。 (3)多孔翅片：它是在平直翅片上冲出许多孔洞而成的．由于翅片上这些孔使传热边界层不断被破坏，不仅能提前向湍流过渡，而且能明显地增强过渡区和湍流区的传热，但在高雷诺数范围会出现噪音和振动． (4)波纹翅片：肋片纵向里波纹(或人字)状，可使流体的流向不断改变以促进湍流形成，弯曲处边界层可有微小破裂．流体在通道中流动时，由于不断改变流向而产生二次流及边界层分离而使传热效果得以增强。波纹越密，波幅越大，其增强效果也越大。 (5)错位翅片：在沿流体流动方向看是间断的而且是错位排列的。从传热和流动的角度来看，可以认为是由一系列相错排列的短的平直翅片组成的。传热系数高的主要原因是因为流体在流动中，其边界层在一个翅片段上还未及充分发展就被下一个错位的翅片段破坏了．从2整个流道长度来看，可以认为传热和流动都始终处于发展段． (6)百叶窗式翅片：其特点是翅片上冲有等距离的百叶窗式的栅格，向流道内凸出，其目的是破坏熟边界层，从而强化传热过程．在翅片尺寸相同条件下，栅格愈多传热效果愈好，但阻力亦愈大。1．2．2板翅换热器的优缺点
换热器的发展前景 摘要：换热器是化工、石油、能源等各工业中应用相当广泛的单元设备之一。据统计, 在现代化学工业中换热器的投资大约占设备总投资的30% , 在炼油厂中占全部工艺设备的40% 左右, 海水淡化工艺装置则几乎全部是由换热器组成的。对国外换热器市场的调查表明, 虽然各种板式换热器的竞争力在上升,但管壳式换热器仍占主导地位约64% 。新型换热元件与高效换热器开发研究的结果表明, 列管式换热器已进入一个新的研究时期, 无论是换热器传热管件, 还是壳程的折流结构都比传统的管壳式换热器有了较大的改变, 其流体力学性能、换热效率、抗振与防垢效果从理论研究到结构设计等方面也均有了新的进步。目前各国为改善该换热器的传热性能开展了大量的研究, 主要包括管程结构和壳程结构强化传热的发展。 关键词：换热器：发展前景：存在问题 一．应用前景 近几年来, 随着高温热管技术研究的不断成熟和深入, 高温热管换热器的应用领域逐渐扩大, 目前已广泛应用于工业、民用和国防等各个领域。在冶金、化学、陶瓷、建材及轻工等工业生产中, 常需要500℃以上的清洁空气以满足助燃、干燥和供氧等需要, 采用高温热管空气加热器可以轻易地达到这一要求, 并且从根本上解决常规空气加热器所无法解决的传热难题。 高温热管技术在喷雾干燥中的应用取得成功, 并已收到了令人满意的实际效果。根据现场测试的参数表明, 高温热管换热器达到的某些性能指标, 是其他类型热风发生器所达不到的, 因而在某些特定工况条件下的应用也是无法取代的: 1. 向各类干燥设备( 喷雾于燥、沸腾干燥、气流干燥、隧道干燥及链板式干燥等) 提供清洁的高温热风。 2. 向气流焙炉提供800 ℃以上的高温热风,对物料直接进行气流焙烧。 3. 向各类燃烧器提供助燃热风, 改善燃烧状况, 提高燃烧效率, 节约燃料。据资料介绍, 用普通换热器将助燃风加热到300~ 400 可节约燃料15% ~ 25%, 用高温换热器可节约燃料40% 以上。 4. 高温预热煤气( 或助燃气) , 使冶金工厂大量的低热值高炉煤气( 其热值约为4 187J)资源在加热炉上的利用成为可能。 5. 回收利用六大耗能工业( 冶金、化工、炼油、玻璃、水泥及陶瓷) 的高温余热, 使这些领域的能源利用率达到一个新的水平。由以上可以预见, 高温热管
板翅式换热器 同组人：张弘达18、张来超14 薛业成06、张太平02
引言： 板翅式换热器：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。 --------张弘达 一、板翅式换热器的发展 二十世纪三十年代，板翅式换热器首先在航空工业上被采用，它结构紧凑、轻巧、传热效率高等特点引起了研究人员和设计工作者的兴趣。随后在制冷、石油化工、空气分离、航空航天、动力机械、超导等工业部门得到广泛应用，被公认是高效新型换热器之一。 1942年，美国的诺利斯首先进行了平直翅片、锯齿翅片、波纹翅片、钉状翅片的传热机理研究，找出几种主要翅片的摩擦因子(f)，传热因子(j)与雷诺数(Re)的关系，为以后的研究与设计奠定了基础。1947年美国海军研究署、船舶局、航空局合作在斯坦福大学拟定了系统的研究计划并扩大了研究范围。 板翅式换热器发展中另一方面是制造工艺，对于结构复杂、隔板和翅片又很薄的铝合金钎焊工艺掌握是在经历了一段相当漫长又曲折过程，在突破许多关键技术后才达到今天的水平。 现在国外板翅式换热器最高设计压力可达10MPa以上，最大
芯体尺寸（L×W×H）6000~7000×1200×1200mm，重达10吨以上，可以有十多种流体同时换热。我国是从20世纪60年代中期开始板翅式换热器试验研究，70年代初期自行开发成功，并首先在空分设备上得到应用。90年代初，杭氧厂引进美国S.W公司大型真空钎焊炉和板翅式换热器制造技术，板翅式换热器生产在我国得到飞速发展。现在已在空气分离、石油化工（乙烯、合成氨、天然气分离与液化）、动力机械及航天（神舟号飞船）等工业部门得到广泛应用。并有部分出口国外（美国、加拿大等国）。 我国板翅式换热器目前的生产水平相当于国际上20世纪90年代中期水平。杭氧现已开发有近50种不同型式和尺寸规格的翅片，可满足各种换热要求。 二、板翅式换热器特点 （1）传热效率高。 （2）结构紧凑，单位体积换热面积为管壳式换热器5倍以上，最大可达几十倍。管壳式换热器一般为150~200m2/m3，而板翅式换热器因翅片具有扩展二次表面，使传热面积可达到1500~2500 m2/m3。 （3）轻巧、牢固。铝材密度ρ为2.7g/cm3，而钢材为7.8g/cm3，铜材为8.9g/cm3。 （4）适应性大，可适用多种介质热交换。在同一设备内可允许多达十多种介质之间热交换，可作气—气、气—液、液—液之间换热，亦可作冷凝和蒸发。 （5）经济性好。由于结构紧凑、铝材又轻，降低了设备投资费。
职称论文 题目：中高压板翅式换热器的设计与开发单位：XXXXXXXXXXX 姓名：XXX 二零一五年六月
中高压板翅式换热器的设计与开发 XXX （X X X X X X X X X） 【论文摘要】本文提出了低、中、高压板翅式换热器分类意见，介绍了中高压板翅式换热器设计特点，阐述了采用真空钎焊制造中、高压板翅式换热器工艺的特殊措施。并以低压板式换热器制造成功实践说明采用特殊工艺措施是正确的、可行的。同时介绍了中高压换热器的应用前景。 关键词：中高压板翅式换热器真空钎焊翅片封条流道空分装夹 一、板翅式换热器的发展现状 随着空分技术和机械行业的不断发展，板翅式换热器的应用也越来越广泛，要求板翅式换热器的设计压力也越来越高。尤其进入20世纪80年代以来，随着我国内地和沿海油田的不断开发和石油化工行业的快速发展，承受中、高压的板翅式换热器应用日趋广泛，由于国内无法制造中、高压力的板翅式换热器，当时我国用于大型空分设备和石油化工设备中的中、高压板翅式换热器全部依赖进口。 板翅式换热器根据设计压力不同分为低压（3.0MPa以下），中压（3.0-6.4MPa）和高压（6.4-9.6MPa）。低压板翅式换热器大多用于空分设备。中、高压板翅式换热器用于空分液化设备，天燃气液化及分离设备，石油、天燃气化工设备及乙烯冷箱。近年来随着真空钎焊技术的发展，相关的工艺也相对成熟起来，我公司又有多年低压板翅式换热器的设计和生产的成功经验，为开发中、高压板翅式换热器奠定了物质技术基础。我公司生产的常规的板翅式换热器均能达到3.0Mpa以上的压力，且产品的使用状况良好。
二、高压板翅式换热器整体结构 高压板翅式换热器芯体由隔板、翅片和封条3部分组成。在相邻两隔板之间放置翅片及封条，组成一夹层，称之为通道。对于高压板翅式换热器，由于承受的压力较高，隔板与翅片、封条的钎焊要求也比较高，隔板的复合层要比低压换热器隔板的复合层厚，封条的宽度也需相应增加。由于板翅式换热器芯体结构复杂，钎焊缝的检查受到结构限制，不可能进行无损检测和其他检查，也无法做强度核算，所以只能通过试样的爆破试验来确定产品的耐压强度。按ASME规范规定，试样的爆破试验压力应是最大许用工作应力的3～5倍，且以翅片母材拉伸断裂为合格标准。对于高压板翅式换热器，其翅片的最大许用工作压力相应提高。为了达到这一要求，应选择性能较好的翅片材料，同时增加翅片的厚度。我公司现有翅片型式有锯齿型、平直型和波纹型。在中高压板翅式换热器翅片的选用时，应尽量避免采用锯齿型翅片。因为锯齿型翅片是切开的，削弱了承压能力，同时小节距厚翅片的锯齿型很难生产制造。选用翅片规格的原则是压力越高节距越小，当节距小到工艺无法生产时，再用增加翅片厚度（节距放大）来满足设计压力的要求，即小节距厚翅片。我公司常用的中压翅片特性参数见下表1： 表1
浅谈换热器研究应用的发展前景 摘要 换热器是化学工业中应用相当广泛的单元设备之一。据有关资料统计, 换热器在现代化学工业中的投资大约占设备总投资的30% , 海水淡化工艺装置则几乎全部是由换热器组成的。对国外换热器市场的调查表明, 虽然各种板式换热器的竞争力在上升,但管壳式换热器仍占主导地位约64% 。新型换热元件与高效换热器开发研究的结果表明, 列管式换热器已进入一个新的研究时期,其流体力学性能、换热效率、抗振与防垢效果从理论研究到结构设计等方面也均有了新的进步。目前各国为改善该换热器的传热性能开展了大量的研究, 主要包括管程结构和壳程结构强化传热的发展。 关键词 换热器现状研究应用前景 一、换热器的国内研究现状 换热器按其功能分为：如冷凝器、蒸发器、再热器、过热器等，按换热部件的特点可分为：管壳式换热器、翅片管式换热器、板式换热器（包括板片式换热器和板翅式换热器）。对于各型换热器的强化换热技术的研究，主要集中在对换热器内流体流态变化以及对各部件的参数优化研究两方面，而对换热器部件参数的主要研究对象就是换热管（板）排列方式（顺排或叉排）、换热管（板）排数、换热管（板）间距大小、肋片布置间距、肋片形状等。通常的研究方法包括：数值
模拟计算、实验方法研究、理论研究三类。 二、当前存在的主要问题 当前, 高温热管换热器在传热方面还面临两大急需解决的问题: 1. 过渡段的衔接不合理, 导致部分热管处于不工作和非正常工作状态。 2. 结构庞大, 成本昂贵, 极大地阻碍了高温热管换热器工业化应用进程。 三、要解决好上述问题的关键 1. 优化高温热管换热器结构有两个途径: 一是对单根热管进行传热强化研究; 二是合理预测壳程的流场与温度场的分布, 二者的优化组合研究是今后热管换热器强化传热技术发展的方向。 2. 过渡段的强化传热对优化高温热管换热器结构、安全衔接各区域热管换热器起着非常重要的作用。 四、研究应用的发展前景 （一）换热器研究的发展前景 换热器肋片换热的研究应该注重基础性的理论研究创新，寻求建立能支撑肋片设计选型的系统化的理论，同时要结合实验研究，寻求实际应用中最节能的肋片参数值。换热器制造商和设计人员对于换热器肋片外型、布置仍然没有可靠的理论依据，传统的肋片布置方式在换热效率上不如换热管表面设置的针状或圆台状肋。 换热的散布规律仍然还不明晰，理论研究非常薄弱；对替代传统的平板和环状肋片的高效换热肋片研究甚少。新型换热管的形状研究
第31卷 第2期2002年3月 石 油 化 工 设 备 PET RO-CHEM ICAL EQ U IPM EN T V o l.31 N o.2 M ar. 2002 试验研究 文章编号:1000-7466(2002)02-0001-04 板翅式换热器新技术及应用 凌 祥,周帼彦,邹群彩,涂善东 (南京工业大学过程装备先进制造技术重点实验室,江苏南京 210009) 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 中图分类号:TQ051.51 文献标识码:A N ew techniques of plate-fin heat exchangers and its application LIN G Xiang,ZHO U Guo-ya n,ZO U Qun-cai,T U Sha n-do ng (Adv anced M a nufacturing Technolog y Lab.o f Process Equipment, N anjing Univ ersity o f Techno lo g y,N anjing210009,China) Abstract:The resear ches made o n plat e-fin heat exchang ers by author s w ere intro duced.Fir stly,a surface tr eatment me tho d for fins and pa rting sheet is propo sed in o rder to enha nce their resistance to co rr osio n and hydro philic ca pability.Secondly,a rapid innov ation sy stem which inv o lv ed a lo t of functio ns such a s optima l ther mal desig n,pa ramet ric dr awing and r apid quo tatio n is dev eloped.The practice applicatio n o f this sy stem sho ws the desig n efficiency increases8to10tim es and the cost decr ease va stly.Thir dly,sev eral new type o f pla te-fin heat ex cha ng ers with specia l perfo rma nce,such as co rro sio n-proo f,anti-fo uling a nd high temper ature resistant etc,w er e dev eloped th ro ug h ado pting new adva nced ma terials and new a dv anced manufac turing techno log y. Fina lly,the st reng th ana ly sis fo r plate-fin heat exchang ers subjected to hig h pr essur e w as car ried out.So me design criteria to ensure the reliability of pla te-fin heat ex chang er s a re o btained. Key words:pla te-fin heat ex chang er;r apid innov ation;sur face t reatme nt;adv anced manufac turing techno log y; finite element a naly sis 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 收稿日期:2001-09-22 基金项目:江苏省教委自然科学研究项目(99K JB460005) 作者简介:凌 祥(1967-),男(汉族),江苏东台人,副教授,主要从事过程装备先进再制造技术、新型高效过程设备和计算机辅助工程(CA E)的研究与开发。
相变换热器文献综述 学院：材料与化学工程学院 专业：过程装备与控制工程 班级：2011-01 姓名：*** 学号：***
相变储热换热器文献综述 ***（郑州***化工学院） 摘要：本文通过对换热器发展历史的回顾，总结相变储热换热器的理论技术和结构设计，对其物性数据，相变储热材料等做了简要评述。1引言 在工业生产中，为了实现物料之间热量传递过程的一种设备，统称为换热器。它是化工、炼油、动力、原子能和其他许多工业部门广泛应用的一种通用工艺设备。对于迅速发展的化工、炼油等工业生产来说，换热器尤为重要。通常在化工厂的建设中，换热器约占总投资的10~20%。在石油炼厂中，换热器约占全部工艺设备投资的85~40%。在化工生产中，为了工艺流程的需要，往往进行着各种不同的换热过程：如加热、冷却、蒸发和冷凝等。换热器就是用来进行这些热传递过程的设备，通过这种设备，以便使热量从温度较高的流体传递给温度较低的流体，以满足工艺上的需要。由于使用的条件不同，换热设备又有各种各样的形式和结构。另外，在化工生产中，有时换热器作为一个单独的化工设备，有时则把它作为某一个工艺设备中的组成部分。其他如回收排放出去的高温气体中的废热所用的废热锅炉，有时在生产中也是不可缺少的。总之，换热器在化工生产中的应用是十分广泛的，任何化工生产工艺几乎都离不开它。 2换热器发展历史简要回顾 二十世纪20年代出现板式换热器，并应用于食品工业。以板代管
制成的换热器，结构紧凑，传热效果好，因此陆续发展为多种形式。30年代初，瑞典首次制成螺旋板换热器。接着英国用钎焊法制造出一种由铜及其合金材料制成的板翅式换热器，用于飞机发动机的散热。30年代末，瑞典又制造出第一台板壳式换热器，用于纸浆工厂。在此期间，为了解决强腐蚀性介质的换热问题，人们对新材料料制成的换热器开始注意。60年代左右，由于空间技术和尖端科学的迅速发展，迫切需要各种高效能紧凑型的换热器，再加上冲压、钎焊和密封等技术的发展，换热器制造工艺得到进一步完善，从而推动了紧凑型板面式换热器的蓬勃发展和广泛应用。此外，自60年代开始，为了适应高温和高压条件下的换热和节能的需要，典型的管壳式换热器也得到了进一步的发展。70年代中期，为了强化传热，在研究和发展热管的基础上又创制出热管式换热器。换热器按传热方式的不同可分为混合式、蓄热式和间壁式三类。 节能和环保已经成为当今世界的两大主题，经济高速发展、人口不断增长、过度开采和能源的利用率过低导致能源供需矛盾越来越大．能源紧缺受到人们越来越多的关注，能量存储随之引入了人们的生活。近年来,相变储换热器在太阳能利用、工业废热利用及暖通空调蓄冷和蓄热等领域获得了广泛的应用。相变储换热器有多种形式如管簇式、球形堆积床式和平板式,一些研究者对其热性能进行了模拟和实验研究。 3实验研究的主要成果 3.1相变储能材料的导热强化
换热器又称热交换器，是一种将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，也是实现化工生产过程中热量交换和传递不可缺少的设备。 换热器既可是一种单独的设备，如加热器、冷却器和凝汽器等；也可是某一工艺设备的组成部分，如石化、煤炭工业中的余热回收装置等。 换热器的发展已经有近百年的历史，被广泛应用在石油、化、冶金、电力、船舶、集中供热、制冷空调、机械、食品、制药等领域。 进入80 年代以来，由于制造技术、材料科学技术的不断进步和传热理论研究的不断完善，有关换热器的节能设计和应用越来越引起关注。按照用途来分：预热器（或加热器）、冷却器、冷凝器、蒸发器等。按照制造热交换器的材料来分：金属的、陶瓷的、塑料的、石墨的、玻璃的等。按照温度状况来分：温度工况稳定的热交换器，热流大小以及在指定热交换区域内的温度不随时间而变；温度工况不稳定的热交换器，传热面上的热流和温度都随时间改变。按照热流体与冷流体的流动方向来分：顺流式、逆流式、错流式、混流式。按照传送热量的方法来分：间壁式、混合式、蓄热式等三大类。其中间壁式换热器的冷、热流体被固体间壁隔开，并通过间壁进行热量交换的换热器，因此又称表面式换热器，这类换热器应用最广。 目前在发达的工业国家热回收率已达96 % ,换热设备在石油炼厂中约占全部工艺设备投资的35 %～40 %。其中管壳式换热器仍然占绝对的优势, 约70 %。其余30 %为各类高效紧凑式换热器、新型热管和蓄热器等设备, 其中板式、板翅式、热管及各类高效传热元件的发展十分迅速。随着工业装置的大型化和高效率化, 换热器也趋于大型化, 并向低温差设计和低压力损失设计的方向发展。当今换热器的发展以CFD (Computational Fluid Dynamics) 、模型化技术、强化传热技 术及新型换热器开发等形成了一个高技术体系。 管壳式换热器： 管壳式换热器又称为列管式换热器，是以封闭在壳体中管束的壁面作为传热面的间壁式换热器，结构一般由壳体、传热管束、管板、折流板（挡板）和管箱等部件组成。目前，国内外工业生产中所用的换热设备中，管壳式换热器仍占主导地位，虽然它在换热效率、结构紧凑性和金属材料消耗等方面不如其它新型换热设备，但它具有结构坚固，操作弹性大，适应性强，可靠程度高，选材范围广，处理能力大，能承受高温高压等特点，所以在工程中仍得到广泛应用。以下是几种常见的管壳式强化换热器。 螺旋槽管换热器，横纹管换热器，螺旋扁管换热器，螺旋扭曲管换热器，波纹管换热器，内翅片管换热器，缩放管换热器，波节管管
分类号学号M201170593学校代码10487密级 硕士学位论文 高效微通道平行流换热器翅片结构 参数研究设计 学位申请人：成亮 学科专业：机械工程 指导教师：张国军教授 黄禹副教授 答辩日期：2013年5月16日
A Thesis Submitted in Partial Fulfillment of the Requirements For the Degree of Master of Engineering Structural Parameters of Radiating Fin for Highly Efficient Micro-channel Parallel Flow Heat Exchanger Candidate : Cheng Liang Major : Mechanical Engineering Supervisor : Prof. Zhang Guojun Assoc. Prof. Huang Yu Huazhong University of Science & Technology Wuhan，Hubei 430074，P. R. China May. 2013
独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： 日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本论文属于 (请在以上方框内打“√”) 学位论文作者签名： 指导教师签名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日 保密□，在 年解密后适用本授权书。 不保密□。
真空钎焊板翅式换热器产品的传热计算 一、设计、传热学基础知识 1、热量、传热学有关基础知识 凡是有温度差的地方，就有热量自发地从高温物体传向低温物体。自然界和生产技术中几乎到处存在着温度差，所以热量传递就成为自然界和生产技术中一种普遍的现象。热量一般用Q来表示。 热量传递有三种基本方式：导热、对流和热辐射。 A、导热：物体各部分之间不发生相对位移时，依靠分子、原子及自由电子等微观粒子的热运动而产生的热量 传递。或称热传导。 举例：焊侧板后，散热器其余部位也发热。铝及铝合金有很好的导热性。 夏天买冰棒，用棉被包裹箱子,棉花有弱导热性.阻止外界热量传入。 B、对流：指物体各部分之间发生相对位移，冷热流体相互掺混所引起的热量传递方式。 对流仅能发生在流体中，而且必须伴随有导热现象，所以一般称对流换热。对流换热可区分为两大类：自然对流和强制对流。 自然对流：暧气片加热房间。 强制对流：流体流动是由于水泵、风机或其他压差作用所造成的。 沸腾换热、凝结换热—它们是伴有相变的对流换热。 C、热辐射：物体通过电磁波来传递能量的方式称为辐射。 热辐射可以在真空中传播，而导热、对流这两种热量传递方式只有在有物质存在的条件下才能实现。 辐射换热区别于导热、对流的特点，它不仅产生能量的转移，而且还伴随能量形式的转化，即发射时从热能转化成为辐射能，而被吸收时，又从辐射能转换为热能。 举例：白衣、白色衬衫、黑色衬衫。 真空炉内，以热辐射为主，因不是绝对真空，还伴有传导、对流换热。 ※能量守恒与转换定律 能量既不能被创造，也不能被消灭，它只能从一种形式转换成另一种形式，或从一个系统转移动另一个系统，而其总量保持恒定，这一自然界普遍规律称为能量守恒与转换定律。 举几个转换例子（一种形式转化成另一种形式） 磨擦生热（机械能转换成热能）燃烧（化学能转达换成热能） Q吸=Q放 当两系统产生换热时，在无转化机械能等性况下，可以大致认为Q吸=Q放，即一系统吸收热量等于另一系统放出热量。 Q Δt Km 2、换热器设计 一个设计合理的换热器一般应满足以下几个要求 ○在给定的工作条件（流体流量、进口温度）下，达到要求的传热量和流体出口温度。 ○流体压降要小，以减少动行的能量消耗。 ○安全可靠、满足最高工作压力、工作温度以及防腐、防漏、工作寿命等方面要求。 ○制造工艺切实可行，选材合理且来源有保证，以减少初投资。 ○安装、运输以及维修方便。 二、板翅式换热器产品的传热计算 从传热机理上看，板翅式换热器仍然属于间壁式换热器。其主要特点是，它具有扩展的二次传热表面（翅片），所以传热过程不仅是在一次传热表面（隔板）上进行，而且同时也在二次传热表面上进行。高温侧介质的热量除了有一次表面导入低温侧介质外，还沿翅片表面高度方向传递部分热量，即沿翅片高度方向，有隔板导入热量，再将这些热量对流传递给低温侧介质。由于翅片高度大大超过了翅片厚度，因此，沿翅片高度方向的导热过程类似于均质细长导杆的导热。此时，翅片的热阻就不能被忽略。翅片两端的温度最高等于隔板温度，随着翅片和介质的对流放热，温度不断降低，直至在翅片中部区域介质温度。
CFD（计算流体动力学） CFD，软件(Computational Fluid Dynamics），即计算流体动力学, 简称CFD。CFD是近代流体力学，数值数学和计算机科学结合的产物，是一门具有强大生命力的边缘科学。它以电子计算机为工具，应用各种离散化的数学方法，对流体力学的各类问题进行数值实验、计算机模拟和分析研究，以解决各种实际问题。1软件总体介绍 计算流体力学和相关的计算传热学，计算燃烧学的原理是用数值方法求解非线性联立的质量、能量、组分、动量和自定义的标量的微分方程组，求解结果能预报流动、传热、传质、燃烧等过程的细节，并成为过程装置优化和放大定量设计的有力工具。计算流体力学的基本特征是数值模拟和计算机实验，它从基本物理定理出发，在很大程度上替代了耗资巨大的流体动力学实验设备，在科学研究和工程技术中产生巨大的影响。是目前国际上一个强有力的研究领域, 是进行传热、传质、动量传递及燃烧、多相流和化学反应研究的核心和重要技术, 广泛应用于航天设计、汽车设计、生物医学工业、化工处理工业、涡轮机设计、半导体设计、HAVC&R 等诸多工程领域,板翅式换热器设计是CFD 技术应用的重要领域之一。 CFD 在最近20 年中得到飞速的发展, 除了计算机硬件工业的发展给它提供了坚实的物质基础外, 还主要因为无论分析的方法或实验的方法都有较大的限制, 例如由于问题的复杂性, 既无法作分析解, 也因费用昂贵而无力进行实验确定, 而CFD 的方法正具有成本低和能模拟较复杂或较理想的过程等优点。经过一定考核的CFD软件可以拓宽实验研究的范围, 减少成本昂贵的实验工作量。在给定的参数下用计算机对现象进行一次数值模拟相当于进行一次数值实验,
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螺旋绕管式换热器
中国石油工程设计有限公司
一、概述 工程中常用的换热器类型主要有管式换热器、管板式换热器、螺旋板式换热器、板翅式 换热器等，换热效率比较高，适用温度范围比较宽的是螺旋板及板翅式换热器，但是其适用 的压力范围比较窄，目前只适用于 4.0MPa 以下的场合。常用管式换热器虽然可以承受比较高 的压力但是其换热效率比较低，比表面积比较小，为了实现小温差换热会使得设备投资非常 高，所以常用管式换热器在设计或选型时规定最小端面温差为 10～15℃（板翅式可以达到 2 ℃），这使得热量回收受到限制，特别是在低温应用场合，换热器的效率几乎可以决定工艺 的成败，所以开发出宽温度范围、宽压力范围的换热器对于工程应用和提高工程建设水平有 非常重要的意义。几种常用换热器对比情况见表 1。 表1
序号 性能与参数对比 1 2 3 4 5 6 7 8 9 结构形式 温度范围（℃） 端面温差（℃） 比表面积（m /m ） 承压范围（MPa） 占地面积 清洗或抽芯 抗堵塞能力 腐蚀性介质的适应性
2 3
常 用 换 热 器 对 比 表
管式 直管 -20～200 >25 30 0～25.0 巨大 不行 较好 较好 一般 5～20 低 很高 列管式 直管或 U 型管 -20～200 >25 100 0～6.4 大 可以 较好 较好 一般 20～50 低 中等 螺旋板式 平板卷制 -20～150 >10 350 0～2.5 中 不行 很差 较好 不好 20～200 低 低 板式 平板加筋 -20～150 >5 1000 0～1.6 小 不行 很差 不适应 不好 20～100 高 低 板翅式 平板加翅片 -200～200 >2 2000 0～4.0 很小 不行 很差 不适应 一般 10～50 很高 低 螺旋绕管式 钢管缠绕 -200～400 >2 170 0～22.0 中 困难 很好 较好 较好 <10 低 低
10 相变过程的适应性 11 压降（kpa） 12 重量造价 13 面积造价
新型微通道换热器翅片的性能研究 [狄义波] [英格索兰亚太研发中心，215000] [ [ 摘摘 要要 ] ] 本文基于ANSYS 仿真软件，建立了常规微通道换热器空气侧翅片的对流换热模型，并用结合实验加以检验。该模型的给出的j 和f 因子与实验数据吻合良好，尤其在翅片典型的工作区间 (Re 数500至1000)。应用该模型的建模方式，分析了某新型翅片的压降与换热性能。该翅片 与常规开窗翅片相比具有结构简单，易于制造的优势，同时仿真结果表明：这种新型翅片有着 极低的摩擦因子f 和接近常规翅片的换热因子j，以及更好的翅片效率(f/j)。 [ [ 关键词关键词关键词 ] 微通道换热器，开窗翅片， CFD 仿真, 换热因子，摩擦因子 Performance study on a new fin of Micro-channel heat exchanger [Di Yi Bo] [IRETC-AP, 215000] [ [ Abstract Abstract Abstract ] In this paper, a CFD model is built to predict the air-side heat transfer and pressure drop of Micro-channel heat exchanger and test is conducted to validate the approach. CFD results give a good agreement of j and f factor, especially in typical Re number range (500 to 1000) where MCHE normally works. The approach is used to analyze the performance of pressure drop and heat transfer of a new fin. This fin has a large advantage in manufacturing because of simpler geometry. And CFD results further shows that this fin has an extremely low f factor and almost same level j factor, thus better fin efficiency (f/j). [ Keyword ] [ Keyword ] Micro-channel heat exchanger, louver fin, CFD simulation, j factor, f factor 1 前言 早在20世纪80年代，微通道换热器开始应用到电子器件的冷却问题上，表现出体积 小，结构紧凑，传热系数高等优点；为解决汽车空调体积大、易损坏等缺点，美国Modine 公司借鉴电子产品领域的微通道换热器设计了平行流换热器。后来日本昭和铝等公司在两
换热器发展历史 中国换热器产业起步较晚。1963年抚顺机械设备制造有限公司按照美国TEMA标准制造出中国第一台管壳式换热器，1965年兰州石油机械研究所研制出我国第一台板式换热器，苏州新苏化工机械有限公司（原苏州化工机械厂）在20世纪60年代研制出我国第一台螺旋板式换热器。之后，兰州石油机械研究所首次引进德国斯密特（Schmidt）换热器技术，原四平换热器总厂引进法国维卡勃 （Vicarb）换热器技术，国内换热器行业在消化吸收国外技术的基础上，开始获得较快发展。20世纪80年代后，中国出现了自主开发传热技术的新趋势，大量的强化传热元件被推向市场，国内传热技术高潮时期的代表作有折流杆换热器、新结构高效换热器、高效重沸器、高效冷凝器、双壳程换热器、板壳式换热器、表面蒸发式空冷器等一批优良的高效换热器。 参考文献：中国机械工业联合会 1 换热器是在具有不同温度的两种或两种以上流体之间传递热量的设备，又称热交换器、热交换设备。换热器的主要作用是在工业生产中使热量由温度较高的流体传递给温度较低的流体，使流体温度达到工艺流程规定的指标，以满足过程工艺条件的需要。换热器被广泛使用于石油、化工、电力、冶金、船舶、机械、暖通空调、食品、制药、航空、环保、城市供热及其它工业领域。 换热器不仅是工业部门保证某些工业流程和条件而广泛使用的通用热工设备，也是开发利用工业二次能源、实现余热回收和节能的主要设备。换热器行业充分体现了节能环保，是一个处于蓬勃发展期的朝阳产业。 二）换热器行业主要产品分类 在工业生产中，凡用来实现冷热流体热量交换的设备，统称为换热器。换热器作为传热设备随处可见，在工业中应用非常普及，特别是耗能用量十分大的领域，随着节能技术的飞速发展、换热器的种类开发越来越多、适用于不同介质、不同工况，不同温度、不同压力的换热器、结构和型式亦不同、换热器种类随新型、高效换热器的开发不断更新。在化工生产中换热器可作为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等，更加广泛地得到应用。换热器种类很多，但根据冷、热流体垫量交换的原理和方式基本上可分三大类即：间壁式、混合式和蓄热式。 此外，换热器又可分为板式、管式和管壳式三大类，具体包括：列管式换热器、浮头式换热器、填料函式换热器、U形管换热器、板式换热器、螺旋板式换热器、板翅式换热器、沉浸式蛇管换热器、喷淋式蛇管换热器、热管式换热器、套管式换热器 1、国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年） 2006年2月，国务院发布《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》，提出加大工业节能、综合节水、流程工业的绿色化的重要性，并要求重点研究开发冶金、化工等流程工业和交通运输业等主要高耗能领域的节能技术与装备，重点研究开发工业用水循环利用技术和节水型生产工艺，重点研究开发绿色流程制造技术，高效清洁并充分利用资源的工艺、流程和设备。 2、《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十二个五年规划的建议》 4 2010年10月，中共中央发表《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十二个五年规划的建议》，提出坚持把建设资源节约型、环境友好型社会作为加快转变经济发展方式的重要着
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；
换热器的发展与改进 换热器是化工、石油、能源等各工业中应用相当广泛的单元设备之一。据统计, 在现代化学工业中换热器的投资大约占设备总投资的30% , 在炼油厂中占全部工艺设备的40% 左右, 海水淡化工艺装置则几乎全部是由换热器组成的。对国外换热器市场的调查表明, 虽然各种板式换热器的竞争力在上升,但管壳式换热器仍占主导地位约64%。新型换热元件与高效换热器开发研究的结果表明, 列管式换热器已进入一个新的研究时期, 无论是换热器传热管件, 还是壳程的折流结构都比传统的管壳式换热器有了较大的改变, 其流体力学性能、换热效率、抗振与防垢效果从理论研究到结构设计等方面也均有了新的进步。目前各国为改善该换热器的传热性能开展了大量的研究, 主要包括管程结构和壳程结构强化传热的发展。 一．换热器设备的发展 二十世纪20年代出现板式换热器，并应用于食品工业。以板代管制成的换热器，结构紧凑，传热效果好，因此陆续发展为多种形式。30年代初，瑞典首次制成螺旋板换热器。接着英国用钎焊法制造出一种由铜及其合金材料制成的板翅式换热器，用于飞机发动机的散热。30年代末，瑞典又制造出第一台板壳式换热器，用于纸浆工厂。在此期间，为了解决强腐蚀性介质的换热问题，人们对新型材料制成的换热器开始注意60年代左右，由于空间技术和尖端科学的迅速发展，迫切需要各种高效能紧凑型的换热器，再加上冲压、钎焊和密封等技术的发展，换热器制造工艺得到进一步完善，从而推动了紧凑型板面式换热器的蓬勃发展和广泛应用。此外，自60年代开始，为了适应高温和高压条件下的换热和节能的需要，典型的管壳式换热器也得到了进一步的发展。70年代中期，为了强化传热，在研究和发展热管的基础上又创制出热管式换热器。 二．换热器的分类 (一).按用途分类 换热器按用途不同可分为加热器、冷却器、冷凝器、和蒸发器等。 (二).按冷，热流体的传热方式分类 1.两流体直接接触式换热器 2.蓄热式换热器 3.间壁式换热器 这类换热器使用最多，热流体与冷流体用间壁隔开，热流体的热量通过间壁传给冷流体。 间壁式换热管可分：夹套式换热器，沉浸式蛇管换热器，喷淋式换热器，套