板翅式换热器.doc

铝制板翅式换热器介绍21. 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1mm4.2mm，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1mm2mm。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座、吊耳、隔热层等附属装置。支座与支架相连用来支承换热器的重量；吊耳为换热器吊装使用；铝板翅式换热器外面一般都要考虑隔热。通常采用干燥珠光砂、矿渣棉或硬性聚胺脂发泡等方法。3. 工作原理从传热机理上看，板翅式换热器仍然属于肩臂式换热器。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倒入低温侧介质外，还沿翅片表面高度方向传递部分热量，即沿翅片高度方向，有隔板倒入热量，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。4. 铝制板翅式换热器的优点a. 传热效率高由于翅片的独特结构，可对介质造成扰动，从而使热边界层不断破裂更新，增强了流体的对流放热系数。b. 结构紧凑、重量轻。铝制板翅式换热器单位体积的传热面积一般为1500-2500m2/m3，相当于管壳式换热器的820倍。重量仅为具有相同换热面积的管壳式换热器的十分之一，而单位传热面积的金属消耗量可比管壳式换热器小几十倍。c. 适应范围广可适用于气-气、气-液、液-液间各种不同介质的换热，通过各种流道的布置和组合还能适应逆流、错流、多股流、多流程等不同工况的换热。同一板翅式换热器中可以多达13股流同时进行热交换，并可以根据工艺的需要从不同的温度点抽出。适用的温度范围为-270+200，由于铝板翅式换热器采用钎焊工艺把翅片和隔板间紧紧地钎在一起，所以它承压高，有的大型板翅式换热器可以到8MPa。5. 铝制板翅式换热器的限制铝制板翅式换热器有其优越性，但同样也存在一些问题，例如不耐蚀和易阻塞。a. 不耐蚀。由于铝合金不耐蚀，故对铝合金有腐蚀的场合不能使用，主要是影响其使用寿命。b. 易阻塞。由于翅片的节距多为1mm4.2mm之间，所以介质中不能有固体杂质，包括分子筛、珠光砂、管道铁锈等。在使用中一般要在换热器进口处安装一个合适过滤器，以避免固体杂质进入换热器。