1、板翅式換熱器同組人：張弘達18、張來超14薛業成06、張太平02引言:板翅式換熱器：通常由隔板、翅片、封條、導流片組成。在相鄰 兩隔板間放置翅片、導流片以及封條組成一夾層，稱為通道，將這樣 的夾層根據流體的不同方式疊置起來， 釬焊成一整體便組成板束，板 束是板翅式換熱器的核心。張弘達一、板翅式換熱器的發展二十世紀三十年代，板翅式換熱器首先在航空工業上被采用,它結構緊湊、輕巧、傳熱效率高等特點引起了研究人員和設計工作者 的興趣。隨后在制冷、石油化工、空氣分離、航空航天、動力機械、 超導等工業部門得到廣泛應用，被公認是高效新型換熱器之一。1942年，美國的諾利斯首先進行了平直翅片、鋸齒翅片、波紋翅

2、片、釘狀翅片的傳熱機理研究，找出幾種主要翅片的摩擦因子(f)，傳熱因子(j)與雷諾數(Re)的關系，為以后的研究與設計奠定了基礎。1947年美國海軍研究署、船舶局、航空局合作在斯坦福大學擬定了系統的研究計劃并擴大了研究范圍。板翅式換熱器發展中另一方面是制造工藝，對于結構復雜、隔板和翅 片又很薄的鋁合金釬焊工藝掌握是在經歷了一段相當漫長又曲折過 程，在突破許多關鍵技術后才達到今天的水平。現在國外板翅式換熱器最高設計壓力可達 lOMPa以上，最大芯體尺寸（LX WX H） 60007000X 1200x 1200mm,重達 10 噸以上,可以有十多種流體同時換熱。我國是從20世紀60年代中期開始板

3、 翅式換熱器試驗研究，70年代初期自行開發成功，并首先在空分設 備上得到應用。90年代初，杭氧廠引進美國 S.W公司大型真空釬焊爐和板翅式換熱器制造技術，板翅式換熱器生產在我國得到飛速發 展。現在已在空氣分離、石油化工(乙烯、合成氨、天然氣分離與液 化)、動力機械及航天(神舟號飛船)等工業部門得到廣泛應用。并 有部分出口國外(美國、加拿大等國)。我國板翅式換熱器目前的生產水平相當于國際上20世紀90年代中期水平。杭氧現已開發有近 50種不同型式和尺寸規格的翅片，可滿足各種換熱要求。二、板翅式換熱器特點(1)傳熱效率咼。(2)結構緊湊，單位體積換熱面積為管殼式換熱器 5倍以上，最大可達幾十倍。管

4、殼式換熱器一般為 150200m2/m3,而板翅式換熱器因翅片具有擴展二次表面，使傳熱面積可達到15002500 m2/m3。(3)輕巧、牢固。鋁材密度P為 2.7g/cm3，而鋼材為7.8g/cm3,銅材為8.9g/cm3。(4) 適應性大，可適用多種介質熱交換。在同一設備內可允許多達十多種介質之間熱交換，可作氣一氣、氣一液、液一液之間換熱, 亦可作冷凝和蒸發。(5) 經濟性好。由于結構緊湊、鋁材又輕，降低了設備投資費。(6) 流道易堵塞，維修困難，所以介質要求清潔、干凈。三、板翅式換熱器結構(1)換熱器基本元件板翅式換熱器的結構形式很多，但單元體結構基本相同，板式芯 體由翅片、導流片、封條

5、、隔板和側板組成，在相鄰兩隔板之間放置 翅片、導流片和封條，組成一通道，按設計要求對各通道進行不同疊 積和適當排列，在600C左右溫度下經釬焊成一整體。隔板主要用于傳遞熱量和把介質分隔開來，也是承壓主要元 件。壓力越高，隔板越厚，厚度一般在 0.82mm。材料為3003 +A-Si合金。封條 在四周起密封和支撐作用，其高度與翅片等同，寬度按其 承受壓力有15、25、40mm等幾種不同規格。材料為 3003 H112。導流片 起流體的分配與匯集作用，常用于流體進出口，為多孔型且節距較大的翅片。厚度一般為0.40.6mm,材料 3003 -0。側板是換熱器最外側平板,主要起保護作用和便于換熱器支架

6、焊接，厚度一般在56mm,材料3003 -0。翅片是換熱器最基本元件,傳熱過程主要依靠翅片來完成，同時承擔兩隔板之間支撐作用。盡管翅片很薄只有0.150.5mm,卻能承受較高壓力。材料為3003-Oo翅片型式翅片選擇根據工作壓力、流體特性、換熱要求等因素來考慮。般放熱系數大的場合（液體之間，相變）選用低而厚翅片，發揮翅片 作用，有較高翅片效率；放熱系數小場合（氣體與氣體）選用高而薄 翅片，以增加傳熱面積來彌補放熱系數不足。常用翅片有平直、多孔、 鋸齒和波紋四種型式。每種型式的翅片高度和節距不同， 每一種形式又有多種規格。平直翅片一放熱系數和壓力損失小,放熱和流動摩擦特性與圓管相似。多孔翅片一孔

7、洞使熱阻邊界層不斷發生斷裂， 提高傳熱性能，也 有利于流體分配。鋸齒翅片一翅片間隔一定距離屢次被切斷， 并使之向流道突出,對促進湍流和破壞熱阻十分有效，放熱系數比平直翅片高30%以上。又稱高效翅片。波紋翅片一增加流體擾動來提高傳熱性能，有較高承壓能力。(1)導流片的布置形式導流片一般布置在翅片兩端，使流體均勻分配和便于封頭布置,導流片布置形式有以下類型，如下圖所示。側*字濾片繪頭孚漏片.4、；：Ntm対:峑ymilL 曠放卄堤5雜評的哄覆謹出衛畢討-0胡in 11:圧rd;燈詢，丄X：fl1且ST+BC-rE(2)流道布置板翅式換熱器流道布置形式，根據不同操作條件可布置成順流、逆流、錯流、錯逆

8、流等多種形式。逆流應用最普遍，順流應用較少。常用流道布置形式見上圖。四、換熱器組合由于工藝條件和設備限制，板翅式換熱器的單元尺寸受到限制, 所以在大型空分設備中換熱器需要通過多個單元的串聯或并聯加以 組合。多個單元組合的時候，很重要的一個問題，就是要使流體在各 個單元中能夠均勻分配，減小和防止偏流。單元組合時，基本上有三種方式：對稱形、對流形、并流形。從 均布觀點盡量采用對稱形，避免并流形。同時由于各單元流體阻力可 能不相等，組合時應注意阻力的匹配，工藝管道布置也需注意這點。單元組合方式圖:五、故障處理在生產過程中，由于板翅式換熱器的管板受水分沖刷、 氣蝕和微 量化學介質的腐蝕，管板焊縫處經常出現滲漏，導致水和化工材料出 現混合，生產工藝溫度難以控制，致使生成其它產品，嚴重影響產品 質量，降低產品等級。冷凝器管板焊縫滲漏后，企業通常利用傳統補 焊的方法進行修復，管板內部易產生內應力，且難以消除，致使其它 換熱器出現滲漏，企業通過打壓，檢驗設備修復情況，反復補焊、實 驗，24人需要幾天時間才能修復完成，使用幾個月后管板焊縫再 次出現腐蝕，給企業帶來人力、物力、財力的浪費，生產成本的增加。通過福世藍高分子復合材料的耐腐蝕性和抗沖刷性，通過提前對新換 熱器的保護，這樣不僅有效治理了新換熱器存在的焊縫和砂眼問題, 更避免了使用后化學物質腐蝕換熱器金屬表面和焊接點， 在以后的定期維修時，也