板翅式换热器及设计中的选型计算方法

板翅式换热器及设计中的选型计算方法摘要：该文介绍了板翅式换热器的性能及在空分领域的应用，也简要列举了学生设计中对板翅式换热器的初步选型计算方法，用实例说明其不同的设计思路。因篇幅所限没能列出完整过程。关键词：板翅式换热器工艺设计计算空分Abstract：Thispaperintroducestheperformanceofplatefinheatexchangeranditsapplication.Itbrieflyliststhedesigncalculationmethodtoillustratethedifferentdesignideaswithexamples.Keywords：platefinheatexchangerdesigncalculationairseparation翅式换热器是目前空分装置主换热系统普遍采用的换热器形式。本学期学生毕业设计选择的课题是万立氧空分装置主换热器的工艺设计与选型计算。在指导毕业设计中，查阅相关资料后发现有关板翅式换热器的设计选型计算与通常的管壳式换热器的设计计算思路、方法完全不同。它的设计计算方法很复杂，很多部分超出了学生知识范围，因此只好假定一些条件，让学生模仿性的简化设计计算。下面仅简单的介绍一下板翅式换热器和设计中相应的计算方法。1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，配以必要的封头、接管、支撑等就组成了板翅式换热器。2板翅式换热器怎样实现几股气流之间的换热可逆式换热器的冷段一般是氧、纯氮、污氮、环流四股冷流体和一股热流体(空气)之间的换热。各股流体的流量、密度不同，它们的通道数也不相同。在换热器组装时，按不同流体的通道数分配，把冷、热流体的通道相间布置。在通道的两头利用导流片改变流体的流动方向，把同一股流体的出口和入口分别集中在某一侧。通常，冷、热流体采用逆流或错流布置。然后再接上封头，把同一种流体的各个通道集中起来，再焊接好相应的管道，即可实现几股气流之间的换热。3铝制板翅式换热器性能由于翅片的特殊结构，使流体在通道中形成强烈的紊动，就使热阻边界层不断破坏，从而有效地降低了热阻，提高了传热效率。另外板翅式换热器的结构比较紧凑，单位体积的传热面积，一般要比列管式换热器热效率大5倍以上，每一外壳容积为1?m3时，其传热面积为160?m2左右。板翅式换热器较轻巧而牢固，由于翅片很薄，一般为0.2～0.3?mm，而由于结构紧凑、体积小，一般有用铝制造，因而重量很轻，同时，翅片既是主要的传热表面，又是两隔板的支撑，故强度高。板翅式换热器适应性强，在同一设备内可允许有2～9种介质换热，且可用于气体—气体、气体—液体、液体—液体之间的热交换。4设计计算方法4.1对换热过程的简化计算换热器的传热温差是研究换热器换热过程的基本内容之一。设计中仅计算从液氧开始汽化到复热至常温出主换热器这一段的温差，在液氧开始汽化前，认为同一截面上液氧与纯氮气、污氮气温度相等，这种情况下根据冷、热流体间的热量平衡方程式就能计算了。设计中把换热器内同一截面高压空气温度与低压空气温度始终认为相等，纯氮气温度与污氮气温度也始终相等，这样就将换热器简化为三股流的换热。4.2翅片的选择板翅式换热器由于流体的压力很高，一般都选用多孔形翅片。参考实际空分装置板翅式换热器数据选取：铝制6.35?mm×1.5?mm×0.5?mm多孔形翅片4.3翅片效率与表面效率高压板翅式换热器的翅片效率与表面效率由于流道布置方式的不同，其计算方法也有区别。（1）单叠布置的翅片效率与表面效率表面效率ηs：式中：F--总表面积；16500?m2，按2300?m2/m3,每个单元(5800×1100×1121)mm；Fb——?一次表面积；3000?m2；Ff——?二次表面积；13200?m2，以上数据是套用。（2）复叠布置的翅片效率与表面效率复叠布置中的单个通道的翅片效率及表面效率的计算方法与单叠布置的相同。复叠布置中复叠通道按下述方法处理。有效传热面为：设计中还做了板翅式换热器中表面传热系数及流体阻力的准数关系；冷、热流体相应层数的统计；各股流体平均的传导距离的计算；各股流体传热能力的计算；等等。以上几项仅参考资料做模仿计算，篇幅有限这里不再详细介绍。毕业设计环节是为学生提供一个综合运用所学理论知识解决相关专业实际问题的训练机会，不苛求精准和严密的计算。能学会怎样了解熟悉某个生产领域目前状况、发展前景、市场经济形势以及工艺装置、生产流程等情况并掌握初步设计计算的方法就达到了教学目的。参考文献[1] 阎振贵.板翅式换热器翅片效率等问题的探讨[J].设计制造,1994(1).[2] 毛央平,毛绍融.强化板翅式换热器传热的有效途径[J].杭氧科技,2006(4).[3] 阎振贵.板翅式换热器翅片性能的比较和选择[J].深诊技术，2007(6).[4]