风冷散热器机组（铝制板翅式换热器）
优点：（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。
产品缺点：（1）制造工艺要求严格，工艺过程复杂。
（2）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。
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。
翅片类型
常见的翅片类型有：（1）平直形（2）锯齿形（3）波纹形（4）多孔形（5）百叶窗形
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。
应用范围：
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，铝制板翅式换热器被广泛的应用于各种油、水、气体冷却器。
铝制板翅式换热器使用说明书 目录 前言第1页 1 铝板翅式换热器结构介绍第1页 2 板式安装第4页 2.1设备到达检查第4页 2.2存放第4页 2.3板式安装第4页 3 安装第5页 3.1系统试压第5页 3.2 热交换介质的要求第5页 3.3 热交换介质的要求第6页 4、技术性能、安装尺寸第6页 5、维护与保养第6页 6、制造、检验、验收标准第7页 前言 铝板翅式换热器广泛用于低温精馏装置，如空气分离与液化设备、天然气分离与液化、乙烯精馏；也用于化工处理、机车冷却和其它领域； 本使用说明为铝板翅式换热器安装、使用、维护的一般知识，对文中黑体字部份应特别注意，以免对设备或人员造成伤害。在使用过程中对不清楚的地方应向制造厂家咨询。
1. 铝板翅式换热器结构介绍 1.1 铝板翅式换热器属间壁式紧凑换热器； 1.2 铝板翅式换热器的材质为防锈铝合金；换热介质在工作温度下不能对铝合金产生腐蚀或与铝合金有化学反应；这样会降低换热器的使用寿命； 1.3 板式由接管、板束体、其它附属装置组成； 1.3.1 接管 连接换热器与外部接管，可采用焊接、法兰连接或双金属接头连接；接管与板束体相连是封头，封头用于流体分布； 接管材料通常是5A02或5083 1.3.2 板束体 板束体是热交换的场所，结构单位是层；每层由导流片、翅片、封条、隔板组成；层组合为板束体高度（厚度）；整体为真空钎焊，不可拆卸； 1.3. 2.1导流片分进、出口导流片，引导流体进、出各层； 1.3. 2.2翅片为流体热交换提供扩展面积和支承强度；节距一般从1mm~4.2mm，故不清洁介质不能入内，以免堵塞，特别在试压、管道吹扫时应特别注意； 1.3. 2.3 封条在每层的四周，把介质与外界隔开；在流体进、出口处开口； 1.3. 2.4隔板把相邻两层隔开，热交换通过隔板进行，常用隔板一般厚1mm~2mm； 1.3.3 其它附属装置包括：支座、吊耳、保冷等； 1.3.3.1支座支承换热器，支架与支座相连；如果需要，支座要考虑隔热； 1.3.3.2 吊耳为换热器吊装使用； 1.3.3.3 当换热器工作温度高于、低于环境温度时换热器应保温以减少冷损。保冷通常采用聚胺脂发泡或干燥珠光砂保冷； 1.4 板式可根据需要进行并联或串联以解决装置需要与钎焊设备尺寸限制的矛盾；并联布置时应注意换热器间流量分配的均匀度； 2 板式安装 2. 1设备到达检查
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
换热器的研究发展现状及前景 摘要：随着现代工业的迅速发展，以能源为中心的环境、生态等问题日益加剧。世界各国在寻找新能源的同时，也更加注重了节能新途径的研发。强化传热技术的应用不但能节约能源、保护环境，而且能大大节约投资成本。换热器由于其在化工、石油、动力和原子能等工业部门的广泛应用，使得换热器的强化传热技术一直以来受到研究人员的重视，各种研究成果不断涌现。随着经济的发展，各种不同结构和种类的换热器发展很快，新结构、新材料的换热器不断涌现。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。本文主要介绍了现有换热器的分类，各种换热器的特点工作原理及应用情况，对目前换热器的存在问题和发展趋势进行分析。 关键词：换热器；强化换热；研究现状 随着现代工业的迅速发展，以能源为中心的环境、生态等问题日益加剧。世界各国在寻找新能源的同时也更加注重了节能新途径的研发。强化传热技术的应用不但能节约能源、保护环境，而且能大大节约投资成本。换热器由于其在化工、石油、动力和原子能等工业部门的广泛应用，使得换热器的强化传热技术一直以来受到研究人员的重视，各种研究成果不断涌现 1换热器的分类方式 随着科学和生产技术的发展，各种换热器层出不穷，难以对其进行具体、统一的划分。虽然如此，所有的换热器仍可按照它们的一些共同特征来加以区分，具体如下。 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、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。
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
换热器分类 夹套式换热器 结构如图所示。夹套空间是加热介质和 冷却介质的通路。这种换热器主要用于 反应过程的加热或冷却。当用蒸汽进行 加热时，蒸汽上部接管进入夹套，冷 凝水由下部接管流出作为冷却器时，冷 却介质（如冷却水）由夹套下部接管进 入，由上部接管流出。 夹套式换热器结构简单，但由于其加热 面受容器壁面限制，传热面较小，且传 热系数不高。 二.喷淋式换热器喷淋式换热器的结构 与操作如下图所示。这种换热器多用作 冷却器。热流体在管内自下而上流动， 冷水由最上面的淋水管流 出，均匀地分布在蛇管 上，并沿其表面呈膜状自 上而下流下，最后流入水 槽排出。喷淋式换热器常 置于室外空气流通处。冷 却水在空气中汽化亦可带 走部分热量，增强冷却效 果。其优点是便于检修， 传热
效果较好。缺点是喷淋不 易均 .套管式换热 器
套管式换热器的基本部件由 直径不同的直管按同轴线相 套组合而成。内管用180 暗 幕 * Сざ任?～ 6m。若管子太长，管中间会 向下弯曲，使环隙中的流体分布不均匀 套管换热器的优点是构造简单，内管能耐高压，传热面积可根据需要增减，适当选择两管的管径，两流体皆可获得适宜的流速，且两流体可作严格逆流。其缺点是管间接头较多，接头处易泄漏，单位换热器体积具有的传热面积较小。故适用于流量不大、传热面积要求不大但压强要求较高的场合。 四.管壳式换热器 1.固定管板式结构如图所示。管子两端与管板的连接方式可用焊接法或胀接法固定。壳体则同管板焊接。从而管束、管板与壳体成为一个不可拆的整体。这就是固定 管板式名称的由来
折流板主要是圆缺形与盘环形两 种，其结构如图所示。 操作时，管壁温度是由管程与壳程 流体共同控制的，而壳壁温度只与 壳程流体有关，与管程流体无关。 管壁与壳壁温度不同，二者线膨胀 不同，又因整体是固定结构，必产 生热应力。热应力大时可能使管子 压弯或把管子从管板处拉脱。所 以当热、冷流体间温差超过50℃时应有减小热应力的措施，称“热补偿”。 固定管板式列管换热 器常用“膨胀节” 结构进行热补偿。图 所示的为具有膨胀 节的固定管板式换 热器，即在壳体上焊 接一个横断面带圆弧 型的钢环。该膨胀节 在受到换热器轴向 体伸缩，从而减小热应力。但这种补偿方式仍不适用于热、冷流体 温差较大 大于70℃）的场合，且因膨胀节是承压薄弱处，壳程流体压强不宜超过6at 。 管式列管换热 器
第1期 中国换热器产业现状及发展趋势 黄庆军1 任俊超1 苏是2 黄蕾2 (1.四平市换热器协会， 吉林 四平 136000) (2.太原科技大学机电学院， 山西 太原 030024) [摘 要] 分析了国内换热器的市场规模、竞争格局、产业布局以及外资企业在华投资布局，介绍了国内换热器的技术现状和差距，预测了今后的产业发展趋势。 [关键词] 换热器；现状；发展趋势 1 市场规模分析 2008年，中国换热器产业市场规模在360亿元左右，主要集中在石油、化工、冶金、电力、船舶、集中供热、制冷空调、机械、食品、制药等领域。其中，石油化工领域仍然是换热器产业最大的市场，其市场规模在100亿元以上；电力冶金领域换热器市场规模在60亿元左右；船舶工业换热器市场规模在30亿元以上；机械工业换热器市场规模约为30亿元；集中供热行业换热器市场规模超过25亿元。 2 市场竞争格局 按照产品类型的不同，我国换热器产业市场竞争主要集中在以下四大产品领域。 板式换热器领域，国内外企业竞争激烈，大量外资企业已经完成在中国的布局。其中，四平巨元瀚洋、兰石换热设备公司、四平维克斯是我国板式换热器领域内资企业中的龙头企业，其板式换热器年产值都在2亿元以上。外资企业主要包括阿法拉伐（江阴）、舒瑞普（北京、苏州）、APV（上海、北京）、丹佛斯（天津）、传特（北京）、桑德克斯（上海、宁波）、风凯（常州）等企业，世界著名的板式换热器企业大都已经进入中国市场。此外，沈阳太宇、蓝科高新（原兰石所）、上海艾克森、湖北登峰、山东北辰、佛山澜石、上海南华等企业也是我国重要的板式换热器企业。 管壳式换热器领域，我国生产企业众多，且规模都较小。其中，抚顺机械设备制造有限公司、兰石集团炼化设备公司、中石化南京化工机械是我国内资管壳式换热器的龙头企业，其管壳式换热器年产值都在2亿元以上；江苏中圣集团、无锡化工装备总厂、宝钛集团南京宝色股份、西安核设备制造厂（原国营524厂）、合肥通用特种材料设备有限公司是我国特种材料换热器领域的重要企业，其特种材料管壳式换热器年产值都在1.5亿元以上；中石化镇海石化建安工程有限公司、中石化北京燕化、中石化茂名重力石化机械制造有限公司等企业依托母公司中石化的市场优势，也形成了一定的换热器生产规模，年产值在1～2亿元左右；此外，张家港化工机械、大连金重公司、湖北长江石化设备公司、大连东方亿鹏、合肥通用特种材料设备有限公司、西安大秦化工机械（原西安化工机械厂）、林德工程（大连）、天津国际机械（原天津市换热装备总厂）、大连东方亿鹏等企业也是国内管壳式换热器的主要生产企业，管壳式换热器的年产值都在1亿元以上。相对而言，管壳式换热器外资企业在华布点不多，比较知名的有日本森松（上海）、林德工程（大连）、美国艾普尔（苏州）、德国风凯（常州），这主要缘于我国石油化工领域换热器企业众多，生产能力较强，国外企业进入中国市场较为困难。 空冷式换热器领域，哈空调是我国最大的空冷式换热器生产企业。此外，江苏双良股份、国电集团北京龙源冷却技术有限公司、四川简阳空冷器、蓝科高新（原兰石所）、兰州兰石集团长征机械、西安大秦化工机械（原西安化工机械厂）、湖北长江石化设备、江阴电力设备冷却器公司等企业也具有一定的竞争力。外资企业中，基伊埃（芜湖、廊坊）、斯必克（张家口）在空冷式换热器领域具有较强的竞争力。 板翅式换热器领域，杭州杭氧股份和开封空分集团是我国石油化工领域著名的板翅式换热器企业，浙江银轮股份、贵州永红航空机械、无锡马山 作者简介：黄庆军（1967—），男，1992年毕业于燕山大学，硕士研究生学历，高级工程师。主要从事换热器行业分析及产品研究。
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。
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。
铝制板翅式换热器介绍 1. 概述 板翅式换热器的出现把换热器的换热效率提高到了一个新的水平，同时板翅式换热器具有体积小、重量轻、可处理两种以上介质等优点。目前，板翅式换热器已广泛应用于石油、化工、天然气加工等行业。 2. 基本结构 板翅式换热器的板束单元结构如图所示，它的每一层都是由翅片、隔板和封条三部分组成。在相邻的两隔板间放置翅片及封条组成的夹层，称为通道。将这样的夹层根据介质的不同流动方式叠置起来钎焊成整体，即组成板束。再在板束上配置适当的介质进出口的导流片和封头，就组成了一个完整的板翅式换热器 。 由此可以看出，一台典型的板翅式换热器主要组成元件有翅片、隔板、封条、导流片和封头等。 a-翅片 翅片是铝板翅式换热器的基本元件，传热过程主要通过翅片热传导及翅片与流体之间的对流传热来完成。翅片的主要作用是扩大传热面积， 提高换热器得紧凑性，提高传热效率，兼做隔板的支撑，提高换热器的强度和承压能力。翅片间的节距一般从1mm~4.2mm ，翅片的种类和型式多种多样，常用的形式有锯齿型、多孔型、平直型、波纹型等，国外还有百叶窗式翅片、片条翅片、钉状翅片等。 b-隔板 隔板是二层翅片之间的金属平板，，它在母体金属表面覆盖有一层钎料合金，在钎焊时合金熔化而使翅片、封条与金属平板焊接成一体。隔板把相邻两层隔开，热交换通过隔板进行，常用隔板一般厚1mm~2mm 。 c-封条 封条在每层的四周，其作用是把介质与外界隔开。封条按其截面形状可分为燕尾槽形、槽钢形和腰鼓形三种。一般，封条的上下两个侧面应具有0.3/10的斜度，以便在与隔板组合成板束时形成缝隙，利于溶剂的渗透和形成饱满的焊缝。 d-导流片 导流片一般布置在翅片的两端，在铝板翅式 换热器中主要是起流体的进出口导向作用，以利于流体在换热器内的均匀分布，减少流动死区，提高换热效率。 e-封头 封头也叫集流箱，通常由封头体、接管、端板、法兰等零件经焊接组合而成。封头的作用是分布和集聚介质、连接板束与工艺管道。 另外，一台完整的板翅式换热器还应包括支
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；
板翅式换热器在空分设备中的应用情况 简单介绍了板翅式换热器的发展过程及现状，对板翅式换热器的结构和基本元件，以及在空分设备中的具体应用进行了详细叙述。 关键词：板翅式换热器;翅片;空分设备;应用 1.板翅式换热器简介 板翅式换热器作为一种紧凑式换热器具有结构紧凑、质量小和传热效率高等优点。由于板翅式换热器技术要求高，生产难度大，目前只有英国、美国、法国、中国、日本和德国6个国家从事板翅式换热器工业化生产。在我国，板翅式换热器已在空气分离、石油化工(乙烯、合成氨、天然气分离和液化)、动力机械及航天等领域得到广泛应用。国外从20世纪30年代开始研制板翅式换热器，50年代开始在空分设备中应用。自60年代以来，随着冶金、化学工业对空分设备的大量需要，板翅式换热器的研究、设计和制造也得到了迅速的发展。在我国，铝制板翅式换热器由杭氧等单位在20世纪60年代中期研制成功，并首先在空分设备上得到应用。20世纪90年代初，杭氧引进国外某公司大型真空钎焊炉和板翅式换热器的制造技术，使杭氧在板翅式换热器制造技术上得到飞速发展。杭氧现在不仅能生产低压换热器，还能生产高压换热器(最高设计压力达8.OMPa)。2003年5月，杭氧新建一座大型真空钎焊炉，可生产尺寸规格为 7500mmx1300mmx1300mm的超大型板翅式换热器，生产技术水平跃上一个新台阶。 2.板翅式换热器结构与基本元件 2.1板翅式换热器结构 在板翅式换热器的芯体部分由翅片、封条和隔板组成(如图l所示)。在相邻两隔板之间放t翅片、导流片和封条，组成一个夹层，称为通道。将这样的夹层根据各换热流体的不同流动方式适当地排列叠置，钎焊成一个整体，便组成了板翅式换热器的芯体。芯体部分是板翅式换热器进行换热的核心部分，再配置必要的封头、接管和支承就组成了板翅式换热器。
板翅式换热器的传热和流动阻力特性数值模拟研究 1课题背景及研究意义 1.1研究背景 随着科学技术日新月异的发展，作为换热关键设备之一的换热器也越来越倍受人们的关注，各种高效、节能的新型换热器应运而生。板翅式换热器作为一种典型的新型换热器，以其独特的优点，占据了换热设备领域的一席之地，广泛的应用于能源、动力、化工、冶金、机械、交通、原子能、航空和航天等领域，并在利用热能，回收余热，节约原料，降低成本以及一些特殊用途上取得了显著的经济效益[1]。板翅式换热器显著优点是传热效率高，紧凑轻巧，适应性大，可在200℃到绝对零度的温度区间内工作。缺点是制造工艺复杂，要求严格，容易堵塞，不耐腐蚀，清洗检修较困难。板翅式换热器首先应用于航空、汽车工业，早在1930年英Marston Excelsier公司就用铜合金浸渍钎焊方法制成航空发动机散热用板翅式换热器，20世纪40年代中期出现了铝质浸焊板翅式换热器。1942年美Norris R.H.首先进行平直翅片、波纹翅片、锯齿翅片的性能研究。20世纪50年代，板翅式换热器开始在空气分离设备中得到应用，这使得板翅式换热器的实验研究、设计制造得到有力得推动，板翅式换热器开始向大型化、高压、多种用途、各种材料的方向延伸。近年来，对板翅式换热器的理论计算，优化设计，制造工艺以及实验研究方兴未艾，尤其是一些新技术的渗透，使其应用范围进一步拓宽，进入了一个新的发展时期。国内外的研究指出：引起该类换热器性能下降的主要因素为物流分配的不均匀、轴向导热及温度场的不均匀，而三者中物流分配不均匀的影响是最重要的[2]。由于流体从入口进入换热器内部经历了多次流通面积的变化，从大通道到微细通道流体流量多次分配，结果进入翅片通道后各通道之间、各流动层之间存在严重的不均匀现象，物流分配的不均匀导致换热的不均匀，因而成为板翅式换热器性能下降的主要原因。对板翅式换热器的研究发现[3]：NTU在4～50范围内，由于物流分配的不均匀可导致换热器效能下降 3.5～9.54%。如何保证与完善板翅式换热器优良的传热性能是换热器研究与设计人员的重要任务，对板翅式换热器的研究与改进，使其更能进一步体现这一高效换热器的优势，具有重要的工程意义与理论价值。物流分配不均匀现象还存在于各类流动与换热设备之中，特别是热交换器和化学反应器中，由于在该类工业设备中存在着热量和质量的交换过程，流体分配的不均匀就意味着对传热和传质过程造成影响，甚至于恶化。而由于传热和传质过程的存在，当温度场或者浓度场不均匀时也导致物理过程的不平衡，反而又会影响流体流动的不均匀。如此的复合过程，交叉耦合，互相影响。因此，研究物流分配均匀性分布必须和传热传质过程耦合起来，特别是局部的流场分布特征与微观的传热传质过程互相依赖。此外，换热设备的入口结构对来流的流场分布起着至关重要的作用，来流的均匀性分布是保证换热设备内部流场均匀的前提。对于不同的入口结构型式，不同的来流条件和流体特性，流场的均匀性也是不同的。因此开展换热器物流分配的研究对于探明换热器内部传热与流动之间的相互依赖关系，搞清楚温度场分布与流场分布的内在联系，具有科学意义。对于改善换热器结构，提高其换热效率，具有明显的社会和经济价值。 1.2课题研究的实际意义 2、本课题研究领域国内外的研究动态及发展趋势： 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、轻松、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
铝制板翅式换热器设计研究 【摘要】铝制板翅式换热器是一种新颖换热器，具有传热高效、紧凑、轻巧等特点，已在工业领域得到广泛应用。本文结合实践经验，就铝制板翅式换热器的设计进行了研究，具体包括了换热器设计参数、材料选用及结构设计方面的内容，给出了设计过程中的相关注意事项，可供设计人员参考交流。 【关键词】铝制板翅式换热器；设计参数；注意事项 铝制板翅式换热器是用于固定螺杆压缩机的换热器，铝制板翅式换热器是一种以翅片为传热元件的新颖换热器具有传热效率高、体积小、结构紧凑、适应性大、重量轻等特点，并可设计成多达十多股流体同时换热的特殊用途的换热气，其单位体积传热面积可达1860m2/m3。目前已在石油化工、航空航天、电子、原子能、武器工业、冶金、动力工程和机械等领域得到广泛应用，取得了显著的经济效益。近年来，铝制板翅式换热器的设计理论、制造工艺、开拓应用的研究方兴未艾，特别是一些新技术的渗透，使其进入了一个新的发展时期。下面，本文就铝制板翅式换热器的设计进行相关研究。 1.铝制板翅式换热器整体结构 铝制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。按ASME规范第八卷第一分册UG-101的规定，凡容器或容器部件的强度难以准确计算时，其最大许用工作压力可按试样爆破压力来确定。板翅式换热器芯体由于结构复杂，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。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。对于铝制板翅式换热器，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。 2.换热器设计参数 热流体：介质为甲烷，设计压力4.95MPa，进口工作温度40℃，出口工作温度16℃，设计温度150℃，传热系数2400W/m2·K； 冷流体：介质为三元冷剂，设计压力2.6MPa，进口工作温度10℃，出口工作温度21.5℃，设计温度65℃，传热系数1900W/m2·K。 换热器为逆流换热形式，由于工作时甲烷进口温度有可能出现温度瞬间上升到一百多摄氏度的情况，故热流体的设计温度最终取为150℃。由于假设温度的提高，极端情况下，换热器热端冷热流体的温度分别为21.5℃和150℃，经过简
设计计算 文章编号:100027466(2001)022*******Ξ 板翅式换热器模糊优化设计 于 颖1,李永生2,关 琦1 (1.中国药科大学化工原理教研室,江苏南京 210009;21南京化工大学机械工程系,江苏南京 210009) 摘要:在板翅式换热器设计中,质量小、压降低及效率高是设计者通常追求的目标,它们之间相互矛盾,是一个多目标问题。应用模糊优化理论,在综合考虑了压降、效率和质量的基础上,设计出了综合技术指标优化的板翅式换热器。 关 键 词:板翅式换热器;多目标;模糊优化设计 中图分类号:TQ0511502;T E965 文献标识码:A Fuzzy opti m iza tion design of pla te-f i n hea t exchanger YU Y ing1,L I Yong2sheng2,GUAN Q i1 (1.D epartm ent of Chem ical Engineering,Ch ina Phar m aceutical U niversity,N anjing 210009,Ch ina; 2.D epartm ent of M echanical Engineering,N anjing U niversity of Chem ical T echno logy,N anjing210009,Ch ina) Abstract:O n the design of the p late2fin heat exchanger,the objective of the designers is w eigh t least,efficiency h ighest and p ressure lo st least,but they al w ays contradict each o ther,it is a m ulti2objective p roblom.Fuzzy op ti2 m izati on theo ry has been app lied to so lve the p roblem in the designing of p late2fin heater exchanger to i m p rove its compo site targets on the basis of considering m ass,efficiency and p ressure. Key words:p late2fin heat exchanger;m ulti2objective;fuzzy op ti m izati on design 板翅式换热器是一种紧凑式的高效换热器,随 着现代工业的发展,被越来越广泛地用于石油化工、空气分离、船舶、车辆及原子能等行业,特别是被用于石油化工行业中的大型组装设备。因此对板翅式换热器进行结构优化设计是非常重要的。 板翅式换热器结构优化的目的是使得它在满足压降较低和传热效率较高的前提下,质量尽可能的小,这实质是一个多目标优化问题。而压降、效率及质量这3个目标之间相互矛盾,相互制约,具有不确定性,用普通的优化方法难以求解。因此笔者运用模糊优化理论求解多目标优化问题。 1 模糊优化数学模型 由于多个目标函数关系的不确定性和各目标之间的相互矛盾性,与普通的优化数学模型相比,模糊优化的数学模型中都包含着模糊信息,所以可以写成:求X,使得m in ～ F(x)=m in ～ f1(x) f2(x) f k(x) 受约束于g j l≤ ～ g j(x)≤ ～ g j u。其中,X={x1,x2,…x n}T,符号“～”表示含有模糊信息。文中主要讨论目标函数的模糊性。 2 模糊求解方法 多目标模糊优化设计可归纳为多目标模糊数学规划问题。求解多目标问题,实质是把多目标转化为单目标。下面仅以运用求交模糊判决所得的最大最小法为例加以说明。 目标函数f1,f2,…f k构成模糊目标集F,若不考虑约束条件的模糊性,模糊判决集D由模糊目标集F构成,其隶属函数为: ΛD(x)=ΛF(x)=IΛf i(x)=m in{Λf i(x)} 第30卷 第2期2001年3月 石 油 化 工 设 备 PETRO2CH E M I CAL EQU IP M EN T V o l.30 N o.2 M ar.2001 Ξ收稿日期:2000210221 作者简介:于 颖(19682),女(汉族),辽宁营口人,讲师,工学硕士,从事化工设备结构设计。
板翅式换热器的研究与应用进展 发布时间:2008-07-02 早在1930年英国马尔斯顿*艾克歇尔瑟公司就用铜合金浸渍钎焊方法制成航空发动机散热用板翅式换热器。经过70年的发展，目前板翅式换热器作为一种高效、紧凑、轻巧的的换热设备，已在石油化工、航空航天、电子、原子能、武器工业、冶金、动力工程和机械等领域得到广泛应用，并在利用热能、回收余热、节约原料、降低成本以及一些特殊用途上取得了显著的经济效益。近年来，板翅式换热器的设计理论、试验研究、制造工艺、开拓应用的研究方兴未艾，特别是一些新技术的渗透，使其应用范围更加广泛，进入了一个新的发展时期。 板翅式换热器设计理论 1.表面特性及选择 板翅式换热器中的传热过程主要是通过翅片来完成的。美国斯坦福大学的Kays和London 等人对紧凑表面进行了较系统的实验研究，总结出40多种翅片形状的板翅式换热器传热和阻力关联式。Shah对平直翅片的研究表明，宽高比较大的矩形通道流道品质（j/f）优于三角形（正弦形）通道。Joshi和Webb对锯齿翅片的表面特性进行了研究，提出了一系列关联式。锯齿翅片传热特性随切开长度而变化［1］，切开长度越短，传热性能越好，但压降也增加。Goldstein 和Sparrow应用传质模拟方法对波纹翅片进行了试验研究，发现对低Re层流(25%, Re=1000)，波纹翅片引起传热强化很少，而对低Re湍流具有明显的强化效果（200%，Re=600～800）。多孔翅片亦属于高效翅片，Shah通过多种多孔翅片表面传热、压降和流动特性试验，提出了一些可供设计参考的结论。 总之，可供使用的多种翅形j因子和f因子数据已有不少，但可供设计计算使用的拟合关联式却很有限。因此，应用计算流体力学（Computational fluid dynamics，简称CFD）、流动可视化技术和模拟测试来研究翅片流动和传热的本质，并建立j因子和f因子数据库将是今后十分重要的工作。 表面选择一般可从定性分析和定量分析来考虑，定量分析方法基本上可分为筛法和性能比较法，性能比较法适用于管翅式换热器，而筛法则用于板翅式换热器。筛法每次只考虑流体一侧，在给定压降时，根据最小迎风面和最小换热面积（或体积）来选择最佳表面。 2.传热和流动分析 板翅式换热器传热分析一般采用传热单元数法（ε-Ntu），该法为便于手工计算，作了一些理想化的假设，这些假设条件有时会对换热器的设计产生显著影响，因此必须考虑进行修正。如传热计算中确定流体物性的单一温度值，在冷端温降不是很大的情况下，可用平均温度计算物性［2］。但若流体物性变化很大，则应将换热器按能量平衡分成几部分，假定各部分内的物性为一常数。温度对j和f的影响有时也需考虑，如 j和f试验数据通常在常温下获得，用于高温下时就要修正，文献［2］应用物性比法计入了流体物性随温度变化对j或Ntu和f的影响。 物流不均匀会引起板翅式换热器性能显著下降，特别是Ntu大的板翅式换热器尤甚。简单的总管分配不均匀性分析可通过解析方法完成，如两股流板翅式换热器［3］。复杂的只有通过数值计算方法来分析传热过程，如Chiou研究了两种情况下流量分配不均匀性对单程错流换热器热工性能的影响。对通道间物流分配不均匀的研究，London采用单通道模型对低Re层流状态下的情况进行了理论分析。后来又将该理论分析推广于N通道模型分析［4］。Weimer等就不均匀流体分配对多股流多通道换热器性能影响进行了研究。对于两相流问题，不均匀分配问题显得尤为突出［5～7］，物流的不均匀分配使得板翅式换热器严重偏离设计工况。综观国内外学者的研究，较多是