板翅式換熱器的設(shè)計(jì)課件

板翅式換熱器設(shè)計(jì)Plate-finHeatExchanger板翅式換熱器設(shè)計(jì)Plate-finHeatExchang章節(jié)的主要內(nèi)容一、緒論二、板翅式換熱器的應(yīng)用三、板翅式換熱器的結(jié)構(gòu)四、板翅式換熱器的制造流程五、板翅式換熱器的測(cè)試方法六、換熱器的設(shè)計(jì)計(jì)算章節(jié)的主要內(nèi)容一、緒論§一、

緒論1發(fā)展概述

二十世紀(jì)三十年代，英國(guó)的馬爾斯頓·艾克歇爾瑟（MarstonExcelsior）公司首次開(kāi)發(fā)出銅及銅合金制板翅式換熱器，并將其用作航空發(fā)動(dòng)機(jī)散熱器。此后，各種金屬材料的板翅式換熱器相繼出現(xiàn)在工程應(yīng)用中，唯以鋁合金材料為主。我國(guó)是從60年代初期開(kāi)始試制的。首先用于空分制氧，制成了第一套板翅式空分設(shè)備。近幾年來(lái)，在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、翅片規(guī)格、生產(chǎn)工藝和設(shè)計(jì)、科研方面都有較大發(fā)展，應(yīng)用范圍也日趨廣泛。§一、緒論1發(fā)展概述二十世紀(jì)三十年代，英2優(yōu)缺點(diǎn)－優(yōu)點(diǎn)

傳熱效率高，溫度控制性好

翅片的特殊結(jié)構(gòu)，使流體形成強(qiáng)烈湍流，從而有效降低熱阻，提高傳熱效率。其傳熱系數(shù)也比列管式換熱器高5-10倍。傳熱效率與功耗比低，可精確控制介質(zhì)溫度。

結(jié)構(gòu)緊湊

傳熱面積密度可高達(dá)17300m2/m3，一般為管殼式換熱器的6-10倍，最大可達(dá)幾十倍。

輕巧，經(jīng)濟(jì)性好

翅片很薄，而結(jié)構(gòu)很緊湊、體積小、又可用鋁合金制造，因而重量很輕(可比管殼式換熱器降低80%)，故成本低。2優(yōu)缺點(diǎn)－優(yōu)點(diǎn)傳熱效率高，溫度控制性好翅片的特殊

可靠性高

全釬焊結(jié)構(gòu)，杜絕了泄漏可能性。同時(shí)，翅片兼具傳熱面和支撐作用，故強(qiáng)度高。

靈活性及適應(yīng)性大：

1）兩側(cè)的傳熱面積密度可以相差一個(gè)數(shù)量級(jí)以上，以適應(yīng)兩側(cè)介質(zhì)傳熱的差異，改善傳熱表面利用率；

2）可以組織多股流體換熱(可達(dá)12股，這意味著工程、隔熱、支撐和運(yùn)輸?shù)某杀鞠慕档?，每股流的流道數(shù)和流道長(zhǎng)都可不同；

3）最外側(cè)可布置空流道（絕熱流道），從而最大限度地減少整個(gè)換熱器與周圍環(huán)境的熱交換?？煽啃愿呷F焊結(jié)構(gòu)，杜絕了泄漏可能性。同時(shí)，翅片兼具2優(yōu)缺點(diǎn)－缺點(diǎn)

流道狹小，容易引起堵塞而增大壓降；當(dāng)換熱器結(jié)垢以后，清洗比較困難，因此要求介質(zhì)比較干凈。

鋁板翅式換熱器的隔板和翅片都很薄，要求介質(zhì)對(duì)鋁不腐蝕，若腐蝕而造成內(nèi)部串漏，則很難修補(bǔ)。

板翅式換熱器的設(shè)計(jì)公式較為復(fù)雜，通道設(shè)計(jì)十分困難，不利于手工計(jì)算；這也是限制板翅式換熱器應(yīng)用的主要原因。2優(yōu)缺點(diǎn)－缺點(diǎn)流道狹小，容易引起堵塞而增大壓降；當(dāng)換熱器二、

板翅式換熱器應(yīng)用空氣分離裝置可逆式換熱器，冷凝蒸發(fā)器，液化器，液氮和液態(tài)空氣過(guò)冷器；石油化工在天然氣的液化、分離裝置，及合成氨工業(yè)中逐步獲得應(yīng)用；動(dòng)力機(jī)械內(nèi)燃機(jī)車散熱器，汽車散熱器、挖掘機(jī)循環(huán)油冷卻器和壓縮機(jī)空冷器、油冷器，動(dòng)力傳動(dòng)液壓系統(tǒng)油散熱器原子能和國(guó)防工業(yè)氫液化器和氮液化器。二、板翅式換熱器應(yīng)用空氣分離裝置可逆式換熱器，冷凝機(jī)車水冷式中冷器風(fēng)冷式換熱器壓縮機(jī)風(fēng)冷式油、氣換熱器機(jī)車水冷式中冷器風(fēng)冷式換熱器壓縮機(jī)風(fēng)冷式油、氣換熱器風(fēng)冷式氣冷卻器工程機(jī)械風(fēng)冷式油換熱器液壓傳動(dòng)液壓油冷卻器風(fēng)冷式氣冷卻器工程機(jī)械風(fēng)冷式油換熱器液壓傳動(dòng)液壓油冷卻器空分主換熱器機(jī)車風(fēng)冷式油換熱器冷凝蒸發(fā)器空分主換熱器機(jī)車風(fēng)冷式油換熱器冷凝蒸發(fā)器水冷式中冷器水冷式中冷器無(wú)油機(jī)換熱器中冷器無(wú)油機(jī)換熱器中冷器真空泵用油冷卻器真空泵用油冷卻器冷干機(jī)冷干機(jī)冷干機(jī)冷干機(jī)電廠用風(fēng)冷卻器電廠用風(fēng)冷卻器§3-2板翅式換熱器的結(jié)構(gòu)

板翅式換熱器由芯體、封頭、接管和支座組成。

熱交換由芯體完成，因此最關(guān)鍵的部件是芯體。芯體由翅片、隔板、封條和導(dǎo)流片組成。1基本結(jié)構(gòu)§3-2板翅式換熱器的結(jié)構(gòu)板翅式換熱器由芯體、封板翅式換熱器結(jié)構(gòu)圖板翅式換熱器結(jié)構(gòu)圖2翅片作用及類型

翅片是板翅式換熱器最基本的元件，傳熱主要是依靠翅片來(lái)完成，一部分直接由隔板來(lái)完成。（1）作用（2）類型

翅片有鋸齒形、平直形、多孔形等多種結(jié)構(gòu)型式，可根據(jù)不同的操作條件來(lái)選擇合適的翅片型式；翅片的擴(kuò)展面和翅片對(duì)流體的擾流能力決定了熱交換能力；因此板翅式換熱器具有結(jié)構(gòu)緊湊、輕巧及傳熱效率高等特點(diǎn)。

而翅片傳熱不像隔板是直接傳熱，故翅片有“二次表面”之稱。

翅片除承擔(dān)主要的傳熱任務(wù)外，還起著兩隔板間的加強(qiáng)作用。2翅片作用及類型翅片是板翅式換熱器最基本的元件，傳平直翅片特點(diǎn)是有很長(zhǎng)的帶光滑壁的長(zhǎng)方型翅片，傳熱與流動(dòng)特性類似于流體在長(zhǎng)圓型管道中的流動(dòng)。鋸齒翅片特點(diǎn)是流體的流道被沖制成凹凸不平，從而增加流體的湍流程度，強(qiáng)化傳熱過(guò)程，故被稱為“高效能翅片”。平直翅片特點(diǎn)是有很長(zhǎng)的帶光滑壁的長(zhǎng)方型翅片，傳熱與流動(dòng)特性類多孔翅片是在平直翅片上沖出許多孔洞而成的，常放置于進(jìn)出口分配段和流體有相變的地方。波紋翅片是在平直翅片上壓成一定的波紋，促進(jìn)流體的湍動(dòng)，波紋愈密，波幅愈大，其傳熱性能愈好。多孔翅片是在平直翅片上沖出許多孔洞而成的，常放置于進(jìn)出口分配百葉窗式翅片又稱鱗片式翅片或切斷式翅片，其特點(diǎn)是翅片上沖有等距離的百葉窗式的柵格，向內(nèi)流道凸出，起到強(qiáng)化傳熱的作用。

板翅式換熱器有釬焊式和擴(kuò)散焊兩種基本結(jié)合型式。大多數(shù)熱交換工況采用的是真空釬焊的鋁制板翅式換熱器，對(duì)于腐蝕性較高的介質(zhì)，有真空釬焊的不銹鋼板翅式換熱器和鈦板翅式換熱器。百葉窗式翅片又稱鱗片式翅片或切斷式翅片，其特點(diǎn)是翅片上沖有等（3）代號(hào)各翅片均采用我國(guó)漢語(yǔ)拼音符號(hào)和數(shù)字統(tǒng)一表示：例：PZ平直翅片DK多孔翅片BY百葉窗翅片

JC鋸齒翅片BW波紋翅片例：65PZ4203

表示:翅高6.5mm

平直翅片節(jié)距（或翅片間距）4.2mm，厚度0.3mm

（3）代號(hào)各翅片均采用我國(guó)漢語(yǔ)拼音符號(hào)和數(shù)字統(tǒng)一表示：3流動(dòng)形式

通道以不同方式的疊置和排列可形成不同的流動(dòng)形式錯(cuò)流逆流錯(cuò)逆流3流動(dòng)形式通道以不同方式的疊置和排列可形成§板翅式換熱器的制造工藝

鋁制板翅式換熱器的整個(gè)制造過(guò)程都要求有極高的技術(shù)水平，嚴(yán)格的質(zhì)量控制和檢測(cè)措施。制造過(guò)程包括零件準(zhǔn)備、板束組裝、釬焊和封頭接管氬弧焊接等工序。工藝過(guò)程如下圖所示?！彀宄崾綋Q熱器的制造工藝鋁制板翅式換熱器的整個(gè)生產(chǎn)流程Flow(1)

生產(chǎn)流程Flow(1)

生產(chǎn)流程Flow(2)

生產(chǎn)流程Flow(2)

生產(chǎn)流程Flow(3)

生產(chǎn)流程Flow(3)

生產(chǎn)設(shè)備Equipment

先進(jìn)的真空釬焊設(shè)備生產(chǎn)設(shè)備Equipment先進(jìn)的真空生產(chǎn)設(shè)備Equipment

翅片沖壓ExtrudeFin剪板CutPlate生產(chǎn)設(shè)備Equipment翅片沖壓Extrude生產(chǎn)設(shè)備Equipment數(shù)控加工自動(dòng)焊機(jī)生產(chǎn)設(shè)備Equipment數(shù)控加工自動(dòng)焊機(jī)清洗（washing）清洗（washing）裝配、焊接、檢驗(yàn)Assembly、Welding、Test裝配、焊接、檢驗(yàn)Assembly、W§板翅式換熱器的測(cè)試水壓試驗(yàn)氣密性試驗(yàn)爆破試驗(yàn)壓力脈沖試驗(yàn)冷熱交變?cè)囼?yàn)風(fēng)洞試驗(yàn)§板翅式換熱器的測(cè)試水壓試驗(yàn)氣密性試驗(yàn)爆破試驗(yàn)壓力脈沖試驗(yàn)測(cè)試試驗(yàn)---氣密性試驗(yàn)測(cè)試試驗(yàn)---氣密性試驗(yàn)測(cè)試設(shè)備---氦氣檢漏儀氦氣檢漏儀

Heliumleaktest測(cè)試設(shè)備---氦氣檢漏儀氦氣檢漏儀測(cè)試設(shè)備---爆破試驗(yàn)臺(tái)測(cè)試設(shè)備---爆破試驗(yàn)臺(tái)WUXIJIALONGHEATEXCHANGERSTOCKCOMPANYLTD冷熱沖擊試驗(yàn)臺(tái)ThermoshocktestAdaptabilityTest測(cè)試設(shè)備---冷熱沖擊試驗(yàn)臺(tái)WUXIJIALONGHEATE脈沖試驗(yàn)臺(tái)PulsationtestFatigueLifeTest0~3HZ,0-50bar測(cè)試設(shè)備---脈沖試驗(yàn)臺(tái)脈沖試驗(yàn)臺(tái)FatigueLifeTest測(cè)試設(shè)備---脈風(fēng)洞試驗(yàn)WindtunneltestPerformanceTest測(cè)試設(shè)備---風(fēng)洞試驗(yàn)風(fēng)洞試驗(yàn)測(cè)試設(shè)備---風(fēng)洞試驗(yàn)§板翅式換熱器的計(jì)算換熱器的計(jì)算分二種情況：1.設(shè)計(jì)計(jì)算：設(shè)計(jì)一個(gè)新的換熱器，以確定所需的換熱面積?？蛻籼峁┑囊笤郊?xì)，反復(fù)修改的次數(shù)會(huì)越少，所設(shè)計(jì)的結(jié)果就會(huì)越接近客戶的要求。2.校核計(jì)算：對(duì)己有或己選定了換熱面積的換熱器，根據(jù)所提供的參數(shù)要求，核算它是否能滿足相應(yīng)的參數(shù)要求?！彀宄崾綋Q熱器的計(jì)算換熱器的計(jì)算分二種情況：設(shè)計(jì)計(jì)算例子設(shè)計(jì)計(jì)算例子校核計(jì)算例子校核計(jì)算例子客戶需要提供的參數(shù)如下表：客戶需要提供的參數(shù)如下表：提供客戶計(jì)算書(shū)的格式提供客戶計(jì)算書(shū)的格式板翅式換熱器的設(shè)計(jì)課件板翅式換熱器的設(shè)計(jì)課件Thankyou!Thankyou!板翅式換熱器設(shè)計(jì)Plate-finHeatExchanger板翅式換熱器設(shè)計(jì)Plate-finHeatExchang章節(jié)的主要內(nèi)容一、緒論二、板翅式換熱器的應(yīng)用三、板翅式換熱器的結(jié)構(gòu)四、板翅式換熱器的制造流程五、板翅式換熱器的測(cè)試方法六、換熱器的設(shè)計(jì)計(jì)算章節(jié)的主要內(nèi)容一、緒論§一、

緒論1發(fā)展概述

二十世紀(jì)三十年代，英國(guó)的馬爾斯頓·艾克歇爾瑟（MarstonExcelsior）公司首次開(kāi)發(fā)出銅及銅合金制板翅式換熱器，并將其用作航空發(fā)動(dòng)機(jī)散熱器。此后，各種金屬材料的板翅式換熱器相繼出現(xiàn)在工程應(yīng)用中，唯以鋁合金材料為主。我國(guó)是從60年代初期開(kāi)始試制的。首先用于空分制氧，制成了第一套板翅式空分設(shè)備。近幾年來(lái)，在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、翅片規(guī)格、生產(chǎn)工藝和設(shè)計(jì)、科研方面都有較大發(fā)展，應(yīng)用范圍也日趨廣泛?！煲?、緒論1發(fā)展概述二十世紀(jì)三十年代，英2優(yōu)缺點(diǎn)－優(yōu)點(diǎn)

傳熱效率高，溫度控制性好

翅片的特殊結(jié)構(gòu)，使流體形成強(qiáng)烈湍流，從而有效降低熱阻，提高傳熱效率。其傳熱系數(shù)也比列管式換熱器高5-10倍。傳熱效率與功耗比低，可精確控制介質(zhì)溫度。

結(jié)構(gòu)緊湊

傳熱面積密度可高達(dá)17300m2/m3，一般為管殼式換熱器的6-10倍，最大可達(dá)幾十倍。

輕巧，經(jīng)濟(jì)性好

翅片很薄，而結(jié)構(gòu)很緊湊、體積小、又可用鋁合金制造，因而重量很輕(可比管殼式換熱器降低80%)，故成本低。2優(yōu)缺點(diǎn)－優(yōu)點(diǎn)傳熱效率高，溫度控制性好翅片的特殊

可靠性高

全釬焊結(jié)構(gòu)，杜絕了泄漏可能性。同時(shí)，翅片兼具傳熱面和支撐作用，故強(qiáng)度高。

靈活性及適應(yīng)性大：

1）兩側(cè)的傳熱面積密度可以相差一個(gè)數(shù)量級(jí)以上，以適應(yīng)兩側(cè)介質(zhì)傳熱的差異，改善傳熱表面利用率；

2）可以組織多股流體換熱(可達(dá)12股，這意味著工程、隔熱、支撐和運(yùn)輸?shù)某杀鞠慕档?，每股流的流道數(shù)和流道長(zhǎng)都可不同；

3）最外側(cè)可布置空流道（絕熱流道），從而最大限度地減少整個(gè)換熱器與周圍環(huán)境的熱交換?？煽啃愿呷F焊結(jié)構(gòu)，杜絕了泄漏可能性。同時(shí)，翅片兼具2優(yōu)缺點(diǎn)－缺點(diǎn)

流道狹小，容易引起堵塞而增大壓降；當(dāng)換熱器結(jié)垢以后，清洗比較困難，因此要求介質(zhì)比較干凈。

鋁板翅式換熱器的隔板和翅片都很薄，要求介質(zhì)對(duì)鋁不腐蝕，若腐蝕而造成內(nèi)部串漏，則很難修補(bǔ)。

板翅式換熱器的設(shè)計(jì)公式較為復(fù)雜，通道設(shè)計(jì)十分困難，不利于手工計(jì)算；這也是限制板翅式換熱器應(yīng)用的主要原因。2優(yōu)缺點(diǎn)－缺點(diǎn)流道狹小，容易引起堵塞而增大壓降；當(dāng)換熱器二、

板翅式換熱器應(yīng)用空氣分離裝置可逆式換熱器，冷凝蒸發(fā)器，液化器，液氮和液態(tài)空氣過(guò)冷器；石油化工在天然氣的液化、分離裝置，及合成氨工業(yè)中逐步獲得應(yīng)用；動(dòng)力機(jī)械內(nèi)燃機(jī)車散熱器，汽車散熱器、挖掘機(jī)循環(huán)油冷卻器和壓縮機(jī)空冷器、油冷器，動(dòng)力傳動(dòng)液壓系統(tǒng)油散熱器原子能和國(guó)防工業(yè)氫液化器和氮液化器。二、板翅式換熱器應(yīng)用空氣分離裝置可逆式換熱器，冷凝機(jī)車水冷式中冷器風(fēng)冷式換熱器壓縮機(jī)風(fēng)冷式油、氣換熱器機(jī)車水冷式中冷器風(fēng)冷式換熱器壓縮機(jī)風(fēng)冷式油、氣換熱器風(fēng)冷式氣冷卻器工程機(jī)械風(fēng)冷式油換熱器液壓傳動(dòng)液壓油冷卻器風(fēng)冷式氣冷卻器工程機(jī)械風(fēng)冷式油換熱器液壓傳動(dòng)液壓油冷卻器空分主換熱器機(jī)車風(fēng)冷式油換熱器冷凝蒸發(fā)器空分主換熱器機(jī)車風(fēng)冷式油換熱器冷凝蒸發(fā)器水冷式中冷器水冷式中冷器無(wú)油機(jī)換熱器中冷器無(wú)油機(jī)換熱器中冷器真空泵用油冷卻器真空泵用油冷卻器冷干機(jī)冷干機(jī)冷干機(jī)冷干機(jī)電廠用風(fēng)冷卻器電廠用風(fēng)冷卻器§3-2板翅式換熱器的結(jié)構(gòu)

板翅式換熱器由芯體、封頭、接管和支座組成。

熱交換由芯體完成，因此最關(guān)鍵的部件是芯體。芯體由翅片、隔板、封條和導(dǎo)流片組成。1基本結(jié)構(gòu)§3-2板翅式換熱器的結(jié)構(gòu)板翅式換熱器由芯體、封板翅式換熱器結(jié)構(gòu)圖板翅式換熱器結(jié)構(gòu)圖2翅片作用及類型

翅片是板翅式換熱器最基本的元件，傳熱主要是依靠翅片來(lái)完成，一部分直接由隔板來(lái)完成。（1）作用（2）類型

翅片有鋸齒形、平直形、多孔形等多種結(jié)構(gòu)型式，可根據(jù)不同的操作條件來(lái)選擇合適的翅片型式；翅片的擴(kuò)展面和翅片對(duì)流體的擾流能力決定了熱交換能力；因此板翅式換熱器具有結(jié)構(gòu)緊湊、輕巧及傳熱效率高等特點(diǎn)。

而翅片傳熱不像隔板是直接傳熱，故翅片有“二次表面”之稱。

翅片除承擔(dān)主要的傳熱任務(wù)外，還起著兩隔板間的加強(qiáng)作用。2翅片作用及類型翅片是板翅式換熱器最基本的元件，傳平直翅片特點(diǎn)是有很長(zhǎng)的帶光滑壁的長(zhǎng)方型翅片，傳熱與流動(dòng)特性類似于流體在長(zhǎng)圓型管道中的流動(dòng)。鋸齒翅片特點(diǎn)是流體的流道被沖制成凹凸不平，從而增加流體的湍流程度，強(qiáng)化傳熱過(guò)程，故被稱為“高效能翅片”。平直翅片特點(diǎn)是有很長(zhǎng)的帶光滑壁的長(zhǎng)方型翅片，傳熱與流動(dòng)特性類多孔翅片是在平直翅片上沖出許多孔洞而成的，常放置于進(jìn)出口分配段和流體有相變的地方。波紋翅片是在平直翅片上壓成一定的波紋，促進(jìn)流體的湍動(dòng)，波紋愈密，波幅愈大，其傳熱性能愈好。多孔翅片是在平直翅片上沖出許多孔洞而成的，常放置于進(jìn)出口分配百葉窗式翅片又稱鱗片式翅片或切斷式翅片，其特點(diǎn)是翅片上沖有等距離的百葉窗式的柵格，向內(nèi)流道凸出，起到強(qiáng)化傳熱的作用。

板翅式換熱器有釬焊式和擴(kuò)散焊兩種基本結(jié)合型式。大多數(shù)熱交換工況采用的是真空釬焊的鋁制板翅式換熱器，對(duì)于腐蝕性較高的介質(zhì)，有真空釬焊的不銹鋼板翅式換熱器和鈦板翅式換熱器。百葉窗式翅片又稱鱗片式翅片或切斷式翅片，其特點(diǎn)是翅片上沖有等（3）代號(hào)各翅片均采用我國(guó)漢語(yǔ)拼音符號(hào)和數(shù)字統(tǒng)一表示：例：PZ平直翅片DK多孔翅片BY百葉窗翅片

JC鋸齒翅片BW波紋翅片例：65PZ4203

表示:翅高6.5mm

平直翅片節(jié)距（或翅片間距）4.2mm，厚度0.3mm

（3）代號(hào)各翅片均采用我國(guó)漢語(yǔ)拼音符號(hào)和數(shù)字統(tǒng)一表示：3流動(dòng)形式

通道以不同方式的疊置和排列可形成不同的流動(dòng)形式錯(cuò)流逆流錯(cuò)逆流3流動(dòng)形式通道以不同方式的疊置和排列可形成§板翅式換熱器的制造工藝

鋁制板翅式換熱器的整個(gè)制造過(guò)程都要求有極高的技術(shù)水平，嚴(yán)格的質(zhì)量控制和檢測(cè)措施。制造過(guò)程包括零件準(zhǔn)備、板束組裝、釬焊和封頭接管氬弧焊接等工序。工藝過(guò)程如下圖所示。§板翅式換熱器的制造工藝鋁制板翅式換熱器的整個(gè)生產(chǎn)流程Flow(1)

生產(chǎn)流程Flow(1)

生產(chǎn)流程Flow(2)

生產(chǎn)流程Flow(2)

生產(chǎn)流程Flow(3)

生產(chǎn)流程Flow(3)

生產(chǎn)設(shè)備Equipment

先進(jìn)的真空釬焊設(shè)備生產(chǎn)設(shè)備Equipment先進(jìn)的真空生產(chǎn)設(shè)備Equipment

翅片沖壓ExtrudeFin剪板CutPlate生產(chǎn)設(shè)備Equipment翅片沖壓Extrude生產(chǎn)設(shè)備Equipment數(shù)控加工自動(dòng)焊機(jī)生產(chǎn)設(shè)備Equipment數(shù)控加工自動(dòng)焊機(jī)清洗（washing）清洗（washing）裝配、焊接、檢驗(yàn)Assembly