板翅式换热器
板翅式换热器 标准
板翅式换热器标准
板翅式换热器是一种常用的换热设备，广泛应用于化工、电力、冶金、石油、
造纸等工业领域。
它具有结构简单、换热效率高、占地面积小等优点，因此备受青睐。
本文将从板翅式换热器的结构特点、工作原理、性能参数等方面进行详细介绍，以便更好地理解和应用这一设备。
首先，板翅式换热器的结构特点主要包括换热板、翅片、密封垫等组成部分。
其中，换热板是整个换热器的核心部件，其表面布满了翅片，通过翅片的加热或冷却来实现换热过程。
而密封垫则起到密封作用，防止介质泄漏。
整个结构设计紧凑，占地面积小，适用于空间有限的场合。
其次，板翅式换热器的工作原理是通过翅片的加热或冷却来实现换热过程。
当
热介质流经换热板上的翅片时，翅片吸收热量，将热量传递给冷介质，从而实现热量的传递。
而冷介质则在换热板的另一侧流动，吸收热量后被加热，实现冷却或加热的目的。
这种换热方式有效利用了换热板表面的翅片，换热效率高。
此外，板翅式换热器的性能参数包括换热面积、换热系数、压降等。
换热面积
是影响换热效果的重要参数，一般来说，换热面积越大，换热效果越好。
换热系数是衡量换热器性能的重要指标，它直接影响到换热器的换热效率。
而压降则是换热器在工作过程中需要克服的阻力，影响着设备的运行稳定性。
综上所述，板翅式换热器作为一种常用的换热设备，在工业生产中发挥着重要
作用。
通过本文的介绍，相信大家对板翅式换热器的结构特点、工作原理、性能参数有了更深入的了解，这对于正确使用和维护板翅式换热器具有重要意义。
希望本文能够帮助大家更好地应用板翅式换热器，提高生产效率，实现经济效益。
板翅式换热器
铝制板翅式换热器属一种新型高效换热 设备。它以其结构紧凑、重量轻、体积小和 传热效率高等优点，广泛应用于化学、石油 化工、工业气体分离设备、动力运输机械、 制冷、国防工业等各个领域。与传统的管壳 式结构相比，单位体积传热面积大5～10倍， 重量减轻9/10。
板翅式换热器构成
由波形翅片、封条和隔板组成 一个夹层，称为通道。然后将各夹 层进行不同的叠积或适当的排列， 构成许多平行的通道，钎焊成整体， 就是一组板束，再配上流体出入的 封头，就成为完整的板翅式换热器。
基于CFD技术的传热、流动及防结 垢研究
关于传热、流动及防结垢的研究主要有以下几个方面。 (1)传热、压降系数及有关关联式 目前这些系数和 关联式还不齐备，有许多工业上用的传热表面的数据不全 或缺少可用的关联式，对于传热单元数NTU较大的情况， 试验技术有较大的误差，有待于改进，翅片与隔板联接的 热阻及其对整个传热过程的影响也需要更进一步研究。 (2)传热机理和各种传热表面的数值解 由于仅仅掌 握经验关系式并不能最终解决开发新的传热表面、强化传 热和精确设计等问题，研究工作者越来越多地把精力投入 到应用CFD技术求传热与流动的数值解方面，以期建立模 拟传热和流动的数值模型，并通过计算来预测新型表面的 传热及阻力系数及其关系。
高热流密度的换热表面技术 目前对于高热流密度的换热表面的开发研究也 很活跃，美国空气研究公司报道，已开发出一种错 位片条翅片，其翅片密度为1451片/m，传热面积率 β高达5650m2/m3。美国3M公司已有紧密度为 4000～8600片/m的翅片，水力直径Dh仅为0.1mm， 并曾在试验中获得2MW/m2的热流密度。德国卡而 斯鲁厄核研究中心与梅塞德斯密特-布尔柯-布洛姆 （MBB）公司也宣称开发出β=15000 m2/m3的微 型换热器。
《板翅式换热器》课件
01
高效传热表面
研究新型的板翅式换热器表面材料和结构，以提高传热效率。
02
强化传热技术
探索新型的强化传热技术，如振动、旋转、超声波等，以减小传热热阻。
工业领域应用
板翅式换热器在石油、化工、制药等领域有广泛应用，市场前景广阔。
新能源领域应用
随着新能源产业的发展，板翅式换热器在太阳能、风能等领域的应用逐渐增多。
《板翅式换热器》PPT课件
目录
板翅式换热器简介板翅式换热器的应用板翅式换热器的设计与优化板翅式换热器的制造与维护板翅式换热器的发展趋势与展望
01
CHAPTER
板翅式换热器简介
板翅式换热器是一种高效、紧凑的换热设备，广泛应用于化工、石油、食品等领域。
定义
具有传热效率高、结构紧凑、轻巧、流体阻力小等优点，能够满足各种不同的换热需求。
CHAPTER
板翅式换热器的制造与维护
选择合适的材料，如不锈钢、铜等，确保质量合格。
准备原材料
对板片和翅片进行切割、清洗、加工，确保尺寸和形状符合设计要求。
加工板片和翅片
将板片和翅片按照设计要求进行组对，并进行焊接，确保结构牢固。
组对与焊接
对制造完成的换热器进行质量检测和性能试验，确保符合标准要求。
环保领域应用
随着环保意识的提高，板翅式换热器在废水处理、烟气治理等领域的应用逐渐受到关注。
03
02
01
新型材料与制造技术
研究新型的板翅式换热器材料和制造技术，以提高其性能和降低成本。
多场耦合传热机理
深入研究多场耦合下的传热机理，以提高板翅式换热器的传热性能。
系统优化与集成
研究板翅式换热器的系统优化与集成，以提高其整体性能和应用范围。
板翅式换热器
板翅式换热器板翅式换热器是一种常用的换热设备，它具有结构紧凑、传热效果好等优点，被广泛应用于各个工业领域。
本文将对板翅式换热器的原理、结构、工作原理以及应用领域进行详细介绍。
一、板翅式换热器的原理板翅式换热器的原理是通过金属板和金属翅片的组合，将热量从一个介质传递到另一个介质。
金属板由一系列成片组成，这些片之间通过焊接或铆接连接在一起，形成了一个通道。
金属翅片则被固定在金属板上，增加了传热表面积。
二、板翅式换热器的结构板翅式换热器主要由壳体、板束、进出口管道以及支撑结构等组成。
壳体是整个换热器的外壳，用于保护板束和管道。
板束则是由一系列并排固定的金属板和金属翅片组成，它们通过密封圈与壳体连接。
进出口管道用于介质的进出，支撑结构则用于支撑整个换热器的重量。
三、板翅式换热器的工作原理当介质1从进口管道进入板翅式换热器时，通过板束的通道，与介质2进行热量交换。
介质1的热量被传递到介质2，而介质2的热量则被传递到介质1。
这种热量交换是通过金属板和金属翅片的传导和对流来实现的。
热量传递的效果取决于板翅式换热器的传热面积、热传导系数和流体流速等因素。
四、板翅式换热器的应用领域板翅式换热器在各个工业领域都有广泛的应用。
首先，它被广泛应用于空调和制冷系统中。
空调和制冷系统需要将热量迅速从室内排出，以实现室内温度的调节。
板翅式换热器能够提供较大的传热面积和高效的传热效果，使空调和制冷系统更加高效。
此外，板翅式换热器还被广泛应用于化工、石油、电力等工业领域。
在化工领域，板翅式换热器可以用于各种工艺中热量的传递和回收，提高能量利用率。
在石油领域，板翅式换热器可以用于石油精炼过程中的热量交换，提高生产效率。
在电力领域，板翅式换热器可以用于发电过程中的冷却和回收余热，提高能源利用效率。
总之，板翅式换热器作为一种高效的换热设备，得到了广泛的应用。
它具有结构紧凑、传热效果好等优点，在空调、制冷、化工、石油、电力等多个工业领域都扮演着重要的角色。
板翅式换热器介绍剖析
板翅式换热器介绍剖析首先，板翅式换热器具有优良的换热效果。
内部的金属翅片可以增大传热面积，提高传热效率。
翅片的设计可以确保流体在内部的均匀分布，使热量能够充分传递。
因此，相比传统的管壳式换热器，板翅式换热器具有更好的换热效果和热传导效率。
其次，板翅式换热器具有较小的体积和重量。
由于翅片的设计，换热器的体积可以大大减小，从而节省了占地面积。
同时，由于采用了轻质材料，整个换热器的重量也比传统换热器轻。
这使得板翅式换热器在空间有限或有重量要求的场合中具备显著的优势。
另外，板翅式换热器的维护和清洁更加方便。
由于翅片的平面结构，清洗和维护工作变得更加容易。
不需要拆卸换热器，只需打开上部或侧边盖板就能进行清洗。
同时，由于翅片的设计，不容易产生堵塞现象，维护周期也大大延长。
此外，板翅式换热器还具有良好的耐腐蚀性能。
翅片和板状材料通常采用耐腐蚀的材料，如不锈钢、铝合金等，能够在各种腐蚀介质中长期稳定工作。
这使得板翅式换热器广泛应用于化工、石油、食品、制药等领域，适用于多种腐蚀介质的换热。
最后，板翅式换热器的热效率高。
由于翅片的设计，能够提供大量的换热面积，使热量能够高效传递。
翅片设计还可以减小翅片之间的间距，从而增加了换热器的传热能力。
这使得板翅式换热器在热过程中具有较高的热效率。
总的来说，板翅式换热器是一种高效、紧凑、方便维护和耐腐蚀的换热设备。
它在工业生产中具有广泛的应用价值，能够满足不同工艺和介质的换热需求。
随着技术的不断发展，板翅式换热器在热能利用方面的应用前景将更加广阔。
板翅式换热器
o T tw t
通过一次传热面的热量
Q1 F1 (t w T )
-壁面与流体间的给热系数，W/m2 • K
F1-次传热面积，m2；tW-隔板表面温度；T-流体温度，K
传热 计算
由于沿气流方向的翅片长度大大超过翅片厚度， 所以翅片的导热可以作为一维导热处理。
根据翅片表面温度分布曲线，两端温度最高等 于隔板表面温度tW ，而随着翅片与流体的对流给热， 温度不断降低，在翅片中部趋于流体温度T。
1 Fec 1 1 ( ) c h Feh oc
式中：
K h -对应于热流体通道的总传热系数，W/m2•K K c -对应于冷流体通道的总传热系数，W/m2•K
传热 计算
前两式中忽略了污垢热阻和隔板的导热热阻，考虑 以上因素后，可分别表示为：
Kh 1 1 1 Foh F Fh rh rc h Foc Fc F0
传热 计算
1）翅片壁面总效率：
板翅式换热器的总的传热量等于一次传热面和 二次传热面的传热量之和。 对于二股流换热器，当一个热通道和一个冷通 道间隔排列时，可以表达为：
Q F1 (t w T ) F2 f (t w T )
可以设想这样一个传热面 F0 F 1 F2 和综合的表 面效率 0 ，板翅式换热器的总传热方程式可以写成：
x F ,m2 x y
y F ,m2 n层通道的二次传热面积 F2 x y n层通道的总传热面积 F 2( x y) BLe n ,m2 s
三、传热计算
2 传热设计计算
(1) 翅片效率和翅片壁面总效率 1）翅片效率：翅片的实际传热量和理想的最大可能传热量之比
dx
δ
x
板翅式换热器
板翅式换热器铝制板翅式换热器介绍1.概述板翅式换热器的发生把换热器的再加热效率提升至了一个代莱水平，同时板翅式换热器具备体积小、体积小、可以处置两种以上介质等优点。
目前，板翅式换热器已广为应用于石油、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，它的每一层都就是由翅片、隔板和封条三部分共同组成。
在相连的两隔板间置放翅片及封条共同组成的夹层，称作地下通道。
将这样的夹层根据介质的相同流动方式纵切出来钎焊成整体，即为共同组成板束。
再在板束上布局适度的介质进出口的导流片和封头，就共同组成了一个完备的板翅式换热器。
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，提升换热器得紧凑型性，提升传热效率，并任搞隔板的提振，提升换热器的强度和走低能力。
翅片间的节距通常从1mm~4.2mm，翅片的种类和型式多种多样，常用的形式存有锯齿型、多孔型、弯曲型、波纹型等，国外除了百叶窗式翅片、片条翅片、钉状翅片等。
b-隔板隔板就是二层翅片之间的金属平板，，它在母体金属表面全面覆盖存有一层钎料合金，在钎焊时合金熔融而使翅片、封条与金属平板冲压成一体。
隔板把相连两层分隔，传热通过隔板展开，常用隔板通常薄1mm~2mm。
c-封条封条在每层的四周，其促进作用就是把介质与外界分隔。
封条按其横截面形状可以分成燕尾槽形、槽钢形和腰鼓形三种。
通常，封条的上下两个侧面应当具备0.3/10的斜度，以便在与隔板组合成板束时构成缝隙，有利于溶剂的扩散和构成细腻的焊缝。
d-导流片导流片通常布置在翅片的两端，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。
板翅式换热器原理
板翅式换热器原理板翅式换热器是一种高效的热交换设备，广泛应用于化工、石油、电力、冶金、机械等行业。
其原理是利用板状和翅状的双面挤压成型之间的空间形成换热通道，通过流体的传热来实现换热效果。
首先，我们来了解一下板翅式换热器的结构。
板翅式换热器由板组和翅片组成。
板组由多个平行放置的板堆叠而成，两个板之间形成了流体的换热通道。
翅片组由多个翅片平行排列而成，翅片与板之间同样形成了流体的换热通道。
在换热过程中，热源(一般是高温流体)通过一个流道进入板组的一侧，流经板组的通道，将热量传递给板组中的流体。
同时，冷却介质(一般是低温流体)从另一侧流入，经过翅片组的流道，沿着翅片的外表面与板组之间进行换热。
最终冷却介质吸收热量，使得其温度升高，而热源则失去热量，温度降低。
板翅式换热器之所以能够高效地进行换热，主要得益于其独特的结构。
首先，板堆叠的结构使得换热通道的长度变得更短。
相对于传统的管壳式换热器，板翅式换热器的通道长度较短，流体在通道内流动的时间更短，传热速度更快，换热效率更高。
其次，翅片的使用增加了换热的表面积。
翅片是通过与板之间的多次挤压成型而成，使得翅片与板之间形成了许多密排的鳍片。
这些鳍片可以增加流体的接触面积，进而增强热量的传递。
相同体积下，板翅式换热器的换热面积要比传统的管壳式换热器大很多，从而换热效果更佳。
此外，板翅式换热器还具有压降小、传热均匀等优点。
由于板翅式换热器的流道布翅方式是交叉排列，流体在通道内流动时容易形成旋涡，从而增加了传热效果。
同时，流体在翅片间进行流动时，翅片的结构可以帮助流体进行混合，使得流体温度的分布更加均匀。
此外，独特的结构使得流体在通道内形成交叉流动，通过流体的冲刷作用，可以减少了流道内的污垢积聚，从而减少了维护和清洁的工作量。
总之，板翅式换热器是一种高效的热交换设备，其原理是利用板组和翅片组合成的结构，通过流体的流动和挤压传热来实现换热效果。
它具有换热效率高、占地面积小、结构紧凑、维护和清洁方便等优点，在众多工业领域得到了广泛的应用。
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板翅式换热器由芯体、封头、接管和支座组成。 热交换由芯体完成，因此最关键的部件是芯体。 芯体由翅片、隔板、封条和导流片组成。
板翅式换热器结构图
2 翅片作用及类型
（1）作用
翅片是板翅式换热器最基本的元件，传热主要是 依靠翅片来完成，一部分直接由隔板来完成。
而翅片传热不像隔板是直接传热，故翅片有“二 次表面”之称。
de U
2(x y) x y
(2)通道横截面积A
对于每层单元，通道的横截面积为
Ai
xy
B ,m2
s
芯体的n层通道的横截面积为
A
nAi
nxy
B,m2
s
(3)通道横截面积A
板翅式换热器设计
Plate-fin Heat Exchanger
二零零构 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。
（2）代号
各翅片均采用我国汉语拼音符号和数字统一表示：
例： PZ 平直翅片 JC 锯齿翅片
DK 多孔翅片 BW 波纹翅片
例：
65PZ2103 表示:翅高6.5mm，
节距（或翅片间距）2.1mm， 厚度0.3mm 平直翅片
3 流动形式
通道以不同方式的叠置和排列可形成不同的流 动形式
错流
逆流
错逆流
§ 3-3 板翅式换热器的设计计算
百叶窗式翅片又称鳞 片式翅片或切断式翅 片，其特点是翅片上 冲有等距离的百叶窗 式的栅格，向内流道 凸出，起到强化传热 的作用。
板翅式换热器有钎焊式和扩散焊两种基本结合 型式。大多数热交换工况采用的是真空钎焊的铝制 板翅式换热器，对于腐蚀性较高的介质，有真空钎 焊的不锈钢板翅式换热器和钛板翅式换热器。
2 优缺点－缺点
❖ 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。
❖ 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。
❖ 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。
❖ 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。
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
车船散热器、冷却器、油冷器、空冷器、
5 常温~150 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
翅片除承担主要的传热任务外，还起着两隔板间 的加强作用。
（2）类型
❖ 翅片有锯齿形、平直形、多孔形等多种结构型式，可根 据不同的操作条件来选择合适的翅片型式； ❖ 翅片的扩展面和翅片对流体的扰流能力决定了热交换能 力； ❖ 因此板翅式换热器具有结构紧凑、轻巧及传热效率高等 特点。
平直翅片特点是有很 长的带光滑壁的长方 型翅片，传热与流动 特性类似于流体在长 圆型管道中的流动。
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
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
❖ 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。
❖ 结构紧凑
锯齿翅片特点是流体的 流道被冲制成凹凸不平， 从而增加流体的湍流程 度，强化传热过程，故 被称为“高效能翅片”。
多孔翅片是在平直翅片 上冲出许多孔洞而成的， 常放置于进出口分配段 和流体有相变的地方。
波纹翅片是在平直翅 片上压成一定的波纹， 促进流体的湍动，波 纹愈密，波幅愈大， 其传热性能愈好。
1 几何尺寸计算
Le
B
y h
δx
s
hf----翅片高度，m； ----翅片厚度，m；
sf----翅片间距，m；
B----翅片有效宽度，m；
Le----翅片有效长度，m； n----通道层数；
x----翅片内距x=s-，m； y----翅片内高y=h- ，m
(1)当量直径 de
4A' 4xy 2xy
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。
❖ 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。
❖ 可靠性高
全钎焊结构，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。
7 100~500 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
工程机械风冷式油换热器
风冷式气冷却器
冷凝蒸发器
机车风冷式油换热器 空分主换热器
压缩机风冷式油、气换热器
§ 3-2 板翅式换热器的结构