高效間壁式熱交換器課件

高效間壁式熱交換器2022/12/20高效間壁式熱交換器高效間壁式熱交換器2022/12/19高效間壁式熱交換器1高效間壁式熱交換器3.1螺旋板式熱交換器3.2板式熱交換器3.3板翅式熱交換器3.4翅片管熱交換器3.5熱管熱交換器3.6蒸發(fā)冷卻（冷凝）器的結構高效間壁式熱交換器2高效間壁式熱交換器3.1螺旋板式熱交換器高效間壁式熱交換器高效就是換熱效率高，結構緊湊即在增加換熱器的傳熱面積的同時，也要減小換熱器的體積“緊湊性”—熱交換器的單位體積中所包含的傳熱面積的大小，m2/m3緊湊式熱交換器：>700m2/m3非緊湊性熱交換器：<700m2/m3高效間壁式熱交換器高效間壁式熱交換器3高效就是換熱效率高，結構緊湊高效間壁式熱交換器高效間壁式熱交螺旋板式換熱器螺旋板式換熱器由兩塊金屬薄板焊接在一塊分隔板上并卷制成螺旋狀而構成的。卷制后，在器內(nèi)形成兩條相互隔開的螺旋形通道，在頂、底部分別焊有封頭和兩流體進出口接管。其中有一對進出口接管是設在園周邊上，而另一對進出口則設在圓鼓的軸心上。換熱時，冷、熱流體分別進入兩條通道，在器內(nèi)作嚴格的逆流流動。第一節(jié)螺旋板式熱交換器高效間壁式熱交換器4螺旋板式換熱器螺旋板式換熱器由兩塊金屬薄板焊接在一塊分隔板上基本構造外殼

螺旋體密封裝置進出口中心處有隔板將板片兩側流體隔開，各通道為環(huán)狀單一通道，其截面積為矩形，進出管分別接于兩通道的邊緣端具體的說螺旋板式熱交換器的構造螺旋形傳熱板隔板頭蓋連接管高效間壁式熱交換器5基本構造外殼螺旋體密封裝置進出口中心處有隔板將板片工作過程

冷熱兩種流體分別在兩個螺旋通道中流動，流體1從中心進入，沿螺旋形通道流到周邊流出；流體2則由周邊進入，沿螺旋通道流到中心流出。螺旋流道有利于提高傳熱系數(shù)。高效間壁式熱交換器6工作過程冷熱兩種流體分別在兩個螺旋通道中流動定距柱作用保證流道的間距；加強湍流；增加螺旋板剛度。固定方式用3～10mm的圓鋼在卷板前預先焊接在鋼板上。高效間壁式熱交換器7定距柱作用保證流道的間距；固定方式用3～10mm的圓鋼在卷板高效間壁式熱交換器8高效間壁式熱交換器8分類不可拆式:可拆式通道兩端全部墊入密封條后焊接密封冷流體由外周邊流向中心排出，熱流體由中心外周排出，純逆流夜—液熱交換器，公稱壓力<2.5MPa通道兩端面交錯焊死，兩端面的密封采用端蓋加墊片冷流體由外周流向中心，熱流體由中心流向周邊，純逆流氣—液熱交換器，公稱壓力<1.6MPa一通道兩端焊死，另一通道兩端全部敞開，兩端面的密封采用端蓋加墊片一側流體由外周流向中心在流向另一周邊，另側流體做軸向流動氣—液冷凝器，公稱壓力<1.6MPa高效間壁式熱交換器9分類不可拆式:通道兩端全部墊入密封條后焊接密封冷流體由外周螺旋板式換熱器按流道布置和封頭形式可分為：I型結構：兩個螺旋通道兩側完全焊接封閉，不可拆。兩流體均作螺旋運動，通常冷流體由外周流入，熱流體從中心流入，形成完全逆流流動。主要用于液體與液體之間的傳熱。II型結構：一個螺旋通道焊接封閉，另一通道的兩側敞開。一流體作螺旋形流動，另一流體則作軸向流動。適合于兩流體的流量相差很大的場合。常做蒸汽冷凝器、氣體冷卻器使用。III型結構：一流體作螺旋形流動，另一流體則是軸向流動和螺旋流動的組合，適用于蒸汽的冷凝和冷卻。高效間壁式熱交換器10螺旋板式換熱器按流道布置和封頭形式可分為：高效間壁式熱交換螺旋板換熱器結構形式

Ⅲ型螺旋板換熱器

高效間壁式熱交換器11螺旋板換熱器結構形式Ⅲ型螺旋板換熱器高效間壁式熱交換器1螺旋板式換熱器高效間壁式熱交換器12螺旋板式換熱器高效間壁式熱交換器12螺旋板式換熱器的特點傳熱系數(shù)高由于離心力的作用，可在較低Re數(shù)下出現(xiàn)湍流(Re=1400-1800)，允許流速可達2m/s，故傳熱系數(shù)較高，如水對水的換熱，傳熱系數(shù)可達2000-3000W/（m2·K）。不易堵塞由于流速較高，又是在螺旋流道內(nèi)流動，能較好的發(fā)揮流體對板面的沖刷作用，因而流體中的懸浮物不易沉積下來。由于流道長，可為完全逆流，便于控制溫度和利用低溫熱源，操作時允許較低的溫度差，因此，在一些低溫差傳熱的場合，采用螺旋板換熱器比較合適。結構緊湊，制造簡便，單位體積設備內(nèi)的傳熱面積約為列管式換熱器的3倍。操作壓力和溫度不能太高，尤其是所能承受的壓力比較低，操作壓力只能在20atm以下，操作溫度約在300-400℃以下。不易檢修，整個換熱器已被卷制焊接為一個整體，一旦發(fā)生中間泄漏或其他故障，設備即告報廢。高效間壁式熱交換器13螺旋板式換熱器的特點傳熱系數(shù)高由于離心力的作用，可在較低R(2)螺旋板式換熱器高效間壁式熱交換器14(2)螺旋板式換熱器高效間壁式熱交換器14高效間壁式熱交換器15高效間壁式熱交換器15結構板式換熱器是由一組長方形的薄金屬傳熱板片構成，用框架將板片夾緊組裝于支架上。兩個相鄰板片的邊緣襯以墊片(各種橡膠或壓縮石棉等制成)壓緊，板片四角有圓孔，形成流體的通道。第二節(jié)板式熱交換器高效間壁式熱交換器16結構板式換熱器是由一組長方形的薄金屬傳熱板片構成，第二節(jié)傳熱板片密封墊圈壓緊裝置軸及接口管等組成高效間壁式熱交換器17傳熱板片密封墊圈壓緊裝置軸及接口管等組成高效間壁式熱交換器1板式換熱器的構造高效間壁式熱交換器18板式換熱器的構造高效間壁式熱交換器18高效間壁式熱交換器19高效間壁式熱交換器19高效間壁式熱交換器20高效間壁式熱交換器20平板式換熱器若干矩形板片，其上四角開有圓孔，通過圓孔外設置或不設置圓環(huán)形墊片可使每個板間通道只留兩個孔相連。（a）平板式換熱器流向示意圖(b）平板式換熱器板片平板式換熱器高效間壁式熱交換器21平板式換熱器（a）平板式換熱器流向示意圖(

板四角開有角孔，流體由一個角孔流入，即在兩塊板形成的流道中流動，而經(jīng)另一對角線角孔流出（該板的另外兩個角孔則由墊片堵住），流道很窄，通常只有3～4mm，冷熱兩流體的流道彼此相間隔。為了強化流體在流道中的擾動，板面都做成波紋形。板片間裝有密封墊片，它既用來防漏，又用以控制兩板間的距離。冷熱兩流體分別由板的上、下角孔進入換熱器，并相間流過奇數(shù)及偶數(shù)流道，然后再從下、上角孔流出。傳熱板片是板式換熱器的關鍵元件，不同類型的板片直接影響到傳熱系數(shù)、流動阻力和承受壓力的能力。板片的材料，通常為不銹鋼，對于腐蝕性強的流體（如海水冷卻器），可用鈦板。工作過程高效間壁式熱交換器22板四角開有角孔，流體由一個角孔流入，即在兩塊板式換熱器結構原理圖

高效間壁式熱交換器23板式換熱器結構原理圖高效間壁式熱交換器23高效間壁式熱交換器24高效間壁式熱交換器24板式換熱器高效間壁式熱交換器25板式換熱器高效間壁式熱交換器25板式換熱器的工作原理高效間壁式熱交換器26板式換熱器的工作原理高效間壁式熱交換器261.固定壓緊板2.夾緊螺栓3.前端板

4.換熱板片5.密封墊片6.后端板

7.下導板8.后支柱9.活動壓緊板

10.上導板高效間壁式熱交換器271.固定壓緊板2.夾緊螺栓3.前端板

4.換熱板片安裝

固定壓緊板上交替的安放一張板片和一個墊圈，然后安放活動壓緊板，旋轉壓緊螺栓。1—上導桿；2—墊片；3—傳熱板片；4—角孔；5—前支柱；6—固定端板；7—下導桿；8—活動端板高效間壁式熱交換器28安裝固定壓緊板上交替的安放一張板片和一個墊圈，1高效間壁式熱交換器29高效間壁式熱交換器29高效間壁式熱交換器30高效間壁式熱交換器30a傳熱板片流體在低速下發(fā)生強烈湍流，以強化傳熱提高板片剛度，能耐較高的壓力人字形板水平平直波紋板鋸齒形板作用：類型：高效間壁式熱交換器31a傳熱板片流體在低速下發(fā)生強烈湍流，以強化傳熱人字形板水平高效間壁式熱交換器32高效間壁式熱交換器32板片的樣式高效間壁式熱交換器33板片的樣式高效間壁式熱交換器33高效間壁式熱交換器34高效間壁式熱交換器34高效間壁式熱交換器35高效間壁式熱交換器35高效間壁式熱交換器36高效間壁式熱交換器36①強化傳熱的凹凸形波紋；②用以安裝密封墊片的密封槽；③介質進出的角孔；④板片懸掛裝置（缺口）；⑤保證密封墊片壓緊時對中的定位缺口；⑥板片組裝后保持流道一定的間隙、并使流層“網(wǎng)狀”化的觸點，可使板片在兩側介質有壓差情況下減少板片的變形；⑦使介質能均勻沿板片流道寬度分布的導流槽；具有的共同特點高效間壁式熱交換器37①強化傳熱的凹凸形波紋；具有的共同特點高效間壁式熱交換器37介質在板片間的流動單邊流對角流換向板片：根據(jù)流程的需要，相應不沖出某些角孔，介質遇到盲孔即拐彎，進行換向，增加介質的流程單邊流對角流高效間壁式熱交換器38介質在板片間的流動單邊流對角流換向板片：根據(jù)流程的需要，相應組裝形成三種典型形式：流體在每一程內(nèi)流經(jīng)每一垂直流動后，改變方向，流經(jīng)下一程兩介質的主體流向是逆流，但相鄰流道中有并流也有逆流。高效間壁式熱交換器39組裝形成三種典型形式：流體在每一程內(nèi)流經(jīng)每一垂直流動后，改變并聯(lián)流程介質分別流入平行的流道，然后匯集成一股流出，為單程高效間壁式熱交換器40并聯(lián)流程介質分別流入平行的流道，然后匯集成一股流出，為單程高復雜流程同一程內(nèi)流道是并聯(lián)的，在程與程之間是串聯(lián)的高效間壁式熱交換器41復雜流程同一程內(nèi)流道是并聯(lián)的，在程與程之間是串聯(lián)的高效間壁式流程組合方式高效間壁式熱交換器42流程組合方式高效間壁式熱交換器42流程組合的表示方式M1,M2,M3,m1,m2,m3——熱側、冷側流體流道相同的流程數(shù)N1,N2,N3,n1,n2,n3——相應于對應流程內(nèi)的流道數(shù)都是從固定壓緊板開始高效間壁式熱交換器43流程組合的表示方式M1,M2,M3,m1,m2,m3——熱側綜上所述流程可以是單流程或多流程，兩流體的流程數(shù)可以相等或不相等兩流體的流程中通道數(shù)不一定相等習慣上以（流程×通道數(shù)）來表示流程板片的組合1×4表示甲流體為單流程、四通道2×2表示乙流體為兩流程、兩通道高效間壁式熱交換器44綜上所述流程可以是單流程或多流程，兩流體的流程數(shù)可以相等或不b密封墊圈密封作用，防止介質漏出（外漏）在兩板片間造成一定的間隙，形成介質的流道（內(nèi)漏）承受壓力、溫度，耐流體的侵蝕良好的彈性，可重復使用材料天然橡膠、丁晴橡膠、丁苯橡膠、氯丁橡膠、三元乙丙橡膠、硅膠（80-150℃以下）壓縮石棉、石棉橡膠（260-300℃）雙道密封信號孔（凹槽）當介質從第一道密封泄露時，可以從信號空泄出，及早發(fā)現(xiàn)和檢修信號孔還可以避免介質穿通，防止一種介質漏到另一種介質中去高效間壁式熱交換器45b密封墊圈密封作用，防止介質漏出（外漏）在兩板片間造成一定雙道密封高效間壁式熱交換器46雙道密封高效間壁式熱交換器46板式換熱器的墊圈高效間壁式熱交換器47板式換熱器的墊圈高效間壁式熱交換器47c壓緊裝置

將墊圈壓緊，產(chǎn)生足夠密封力，固定與活動的壓緊板、壓緊螺栓組成：作用：高效間壁式熱交換器48c壓緊裝置將墊圈壓緊，產(chǎn)生足夠密封力，固定與活動的壓緊板板式換熱器優(yōu)點結構緊湊，占用空間小很小的空間即可提供較大的換熱面積，不需另外的拆裝空間；相同使用環(huán)境下，其占地面積和重量是其他類型換熱器的1/3～1/5。傳熱系數(shù)高雷諾準數(shù)>10時，即可產(chǎn)生劇烈湍流，一般總傳熱系數(shù)可高達3000～8000W/M2.K。端部溫差小逆流換熱，可達到1℃的端部溫差。熱損失小只有板片邊緣暴露，不需保溫，熱效率≥98%。適應性好，易調(diào)整通過改變板片數(shù)目和組合方式即可調(diào)節(jié)換熱能力，與變化的熱負荷相匹配。流體滯留量小，對變化反應迅速，拆裝簡單，容易維護板片是獨立的單元體，拆裝簡單，可將密封墊密閉的板片拆開、清洗。結垢傾向低高度紊流、光滑板表面，使積垢機率很小，且具自清潔功能，不易堵塞。低成本使用一次沖壓成型的波紋板片裝配而成，金屬耗量低，當使用耐蝕材料時，投資成本明顯低于其他的換熱器。高效間壁式熱交換器49板式換熱器優(yōu)點結構緊湊，占用空間小很小的空間即可提供較大的板式換熱器缺點缺點：處理能力不大，操作壓力比較低，一般不超過20atm，受墊片耐熱性的限制，操作溫度不能太高，一般合成橡膠墊不超過130℃，壓縮石棉墊圈也不超過250℃。高效間壁式熱交換器50板式換熱器缺點缺點：處理能力不大，操作壓力比較低，一般不超過3型號表示法板式換熱器代號板式波紋形式代號單板工程換熱面積設計壓力換熱器換熱面積墊片材料代號框架結構形式代號舉例：BR0.3—1.6—15—N—IB＿板式熱交換器BL＿板式冷凝器BZ＿板式蒸發(fā)器高效間壁式熱交換器513型號表示法板式換熱器代號板式波紋形式代號單板工程換熱面積第三節(jié)板翅式熱交換器1基本結構板束導流片封頭隔板翅片封條基本單元（通道）高效間壁式熱交換器52第三節(jié)板翅式熱交換器1基本結構板束導流片封頭隔板翅片板翅式換熱器結構組成由基本換熱元件組成，（a），在兩塊平隔板1中夾著一塊波紋形導熱翅片3，兩端用側條2密封，形成一層基本換熱元件，許多這樣的元件交錯疊合（使相鄰兩流道流動方向交錯）焊接起來構成板式換熱器。（b）是一種疊合方式。波紋板形式（a）為平直形翅片，還有鋸齒翅片圖、翅片帶孔圖、彎曲翅片圖等形式，目的是增加流體的擾動，增強傳熱。板翅式換熱器由于兩側都有翅片，做氣－氣換熱，傳熱系數(shù)對空氣可達350W/(m2·℃)。板翅換熱器結構非常緊湊，輕巧，每立方米體積中容納的傳熱面積可高達4300m2，承壓可達100bar。但它容易堵塞，清洗困難，不易檢修。適用于清潔和無腐蝕的流體換熱。高效間壁式熱交換器53板翅式換熱器結構組成由基本換熱元件組成，（a），在兩塊板翅式換熱器結構原理圖1—平隔板；2—側條；3—翅片；4—流體高效間壁式熱交換器54板翅式換熱器結構原理圖高效間壁式熱交換器54光直翅片鋸齒翅片多孔翅片高效間壁式熱交換器55光直翅片鋸齒翅片多孔翅片高效間壁式熱交換器55

板翅式換熱器1，3—側板；2，5—隔板；4—翅片不同流型的板束通道高效間壁式熱交換器56板翅式換熱器不同流型的板束通道高效間壁式熱交換器56高效間壁式熱交換器57高效間壁式熱交換器57a翅片b隔板c封條d分配段e集流箱兩種流體逆流換熱時板翅式熱交換器分解圖高效間壁式熱交換器58a翅片b隔板c封條d分配段e集流箱兩種流體逆流換熱a翅片擴大傳熱面積，提高換熱器緊湊性和傳熱效率支撐隔板，提高熱交換器的強度和承壓能力1平直翅片（PZ）具有很長光滑壁的長方形翅片，流動和傳熱特性與圓管內(nèi)的相似。流動阻力小，換熱系數(shù)也很小適用于：阻力要求嚴格，而本身對流換熱系數(shù)較大的場合。傳熱機理：二次傳熱表面高效間壁式熱交換器59a翅片擴大傳熱面積，提高換熱器緊湊性和傳熱效率支撐隔板，提2鋸齒形翅片（JC）將平直翅片切成許多短小片段，相互錯開一定的間隔，間斷式；促進流體的湍動，破壞熱邊界層，強化換熱；適用于：氣體通道，高、低溫介質溫差較大的場合、黏度較大的油通道；傳熱性能與翅片切開長度有關。高效間壁式熱交換器602鋸齒形翅片（JC）將平直翅片切成許多短小片段，相互錯開一3多孔翅片（DK）平直翅片上沖出許多圓孔或方孔而形成，翅片開孔率5-10%，孔的排列方式有長方形、平行四邊形、正三角形；孔破壞傳熱邊界層，提高傳熱效果，高Re數(shù)時會出現(xiàn)噪音和振動；開孔有利于流體的均勻分配，利于介質中雜質、顆粒的沖刷和排除；適用于：有相變介質的換熱，用作入口處的導流片高效間壁式熱交換器613多孔翅片（DK）平直翅片上沖出許多圓孔或方孔而形成，翅片4波紋翅片（PW）在平直翅片上壓成一定的波形而形成，傳熱效果介于平直形和鋸齒形之間；流體在內(nèi)流動時不斷改變流向，促進湍動，分離、破壞熱邊界層，強化傳熱；波紋越密，波幅越大，傳熱性能越好，但阻力也增大；耐壓強度較高；適用于：壓力較高的氣體換熱場合。其他：百葉窗式，片條式翅片、釘狀翅片高效間壁式熱交換器624波紋翅片（PW）在平直翅片上壓成一定的波形而形成，傳熱效翅片的表示方法：用漢語拼音和數(shù)字65PZ2103表示：65—翅高6.5mm21—節(jié)距2.1mm03—翅厚0.3mmPZ—平直高效間壁式熱交換器63翅片的表示方法：用漢語拼音和數(shù)字65PZ2103表示：65—b封條使流體在單元體的流道中流動而不向兩側外流c隔板表面覆蓋一層釬料合金的金屬板，與翅片焊接成整體，釬料合金厚度約為0.1-0.4mm。含硅5-12%d導流片（分配段）使介質在翅片中均勻分布，便于封頭的布置保護較薄翅片制造時不受損壞，避免通道堵塞高效間壁式熱交換器64b封條使流體在單元體的流道中流動而不向兩側外流c隔板表面高效間壁式熱交換器65高效間壁式熱交換器65I型：主要用于換熱器的端部有兩個封頭，需把流體引導到端部一例的封頭內(nèi)的場合。II型：主要用于換熱器端部有三個以上的封頭，需把一股流體引導到中間封頭的場合。III型：主要用于換熱器端部敞開或僅有一個封頭的場合，或用于錯流形的換熱器高效間壁式熱交換器66I型：主要用于換熱器的端部有兩個封頭，需把流體引導到端部一例IV型主要用于換熱器端部無法布置封頭，需把封頭布置于兩側的場合e封頭即為集流器，聚集流體，并使板束和工藝管道連接起來V型：應用較少，主要用于管路布置中高效間壁式熱交換器67IV型主要用于換熱器端部無法布置封頭，需把封頭布置于兩側的順流形式換熱效率較低，應用較少，主要用在加熱時需要避免流體被加熱（或冷卻）到高（或低）于某一規(guī)定溫度的場合3流道布置優(yōu)點：高效間壁式熱交換器68順流形式換熱效率較低，應用較少，主要用在加熱時需要避逆流形式熱利用率高，平均溫差較小，應用最普遍優(yōu)點：高效間壁式熱交換器69逆流形式熱利用率高，優(yōu)點：高效間壁式熱交換器69錯流形式錯逆流形式傳熱效率高，可使換熱器布置比較合理，常用于一側有相變或溫差變化很小的場合可縮小通道截面積，提高介質初速，從而提高給熱系數(shù)，結構緊湊，適用于兩種流體換熱系數(shù)相差較大的場合優(yōu)點優(yōu)點：高效間壁式熱交換器70錯流形式錯逆流形式傳熱效率高，可使換熱器混流形式可同時處理幾種流體的換熱，并能合理分配各種流體的傳熱面積，使換熱器更為緊湊，減小冷量損失，適用于多種流體進行換熱的場合優(yōu)點：高效間壁式熱交換器71混流形式可同時處理幾種流體的換熱，并能合4組裝結構并聯(lián)組裝在制造時截面積和長度都要受到釬焊工藝的限制單個板束熱交換器不能滿足使用需要，采用組裝體高效間壁式熱交換器724組裝結構并聯(lián)組裝在制造時截面積和長度都要受串聯(lián)組裝高效間壁式熱交換器73串高效間壁式熱交換器73串并聯(lián)組裝高效間壁式熱交換器74串并聯(lián)組裝高效間壁式熱交換器745優(yōu)缺點傳熱效率高：可對介質造成擾動，使邊界層不斷破裂更新，從熱強化換熱結構緊湊，重量輕：重量僅為具有相同換熱面積的管殼式的1/10，而單位傳熱面積的金屬消耗比管殼式小幾倍適用范圍廣：可以適用于氣—氣、氣—液、液—液間各種不同介質患熱，亦可用作蒸發(fā)器、冷凝器。適用于逆流、錯流、多股流、多程流等不同工況的換熱，可在-273℃—+500℃溫度范圍內(nèi)使用同一設備內(nèi)，可允許2-9種介質間進行換熱制造工藝復雜，且要求嚴格容易堵塞，清洗和檢修較困難高效間壁式熱交換器755優(yōu)缺點傳熱效率高：可對介質造成擾動，使邊界層不斷破裂更新2傳熱機理

傳熱特點是：具有擴展的二次傳熱表面(翅片)。如圖所示，高溫側流體的熱量除了由一次表面（隔板）導入低溫側流體，還沿翅片高度方向傳遞部分熱量。即沿翅片高度方向由隔板導入熱量，再將這些熱量對流傳遞給低溫側流體。翅片高度大大超過了翅片的厚度，因此沿翅片高度方向的導熱過程類似于均質細長導桿的導熱，翅片熱阻不能被忽略。翅片表面的溫度分布情況如果所示。翅片兩端溫度最高，等于隔板溫度。隨著翅片和流體的對流放熱，溫度不斷降低直至在翅片中部趨于流體溫度。高效間壁式熱交換器762傳熱機理傳熱特點是：具有擴展的二次傳熱表面(翅片)第五節(jié)熱管熱交換器1熱管的發(fā)展及現(xiàn)狀1944年:通用發(fā)動機公司的R.S.Gaugler首先提出了熱管的工作原理,但是他的想法當時并沒有被廣泛的采納利用。1963年:美國的LosAlamos國家實驗室的G.M.Grover重新獨立發(fā)明了這種傳熱元件,并進行了性能測試實驗,將這種傳熱元件正式命名為熱管-heatpipe。1965年:Cotter首次提出了較完整的熱管理論。70年代以來:熱管技術飛速發(fā)展.我國也自70年代開始,展開了對熱管的研究和應用?，F(xiàn)在熱管在電子工業(yè)、余熱回收、新能源等方面得到了廣泛應用熱管的工作原理及結構高效間壁式熱交換器77第五節(jié)熱管熱交換器1熱管的發(fā)展及現(xiàn)狀1944年:通用發(fā)動2熱管的組成

熱管是一種利用氣化和冷凝的高潛熱及毛細抽吸現(xiàn)象，無需外界動力而能夠進行傳熱的高效節(jié)能元件以吸熱芯熱管來介紹熱管的結構管殼毛細多空材料（管芯）蒸汽通道蒸發(fā)段絕熱段冷凝段高效間壁式熱交換器782熱管的組成熱管是一種利用氣化和冷凝的高潛熱及毛細抽吸現(xiàn)3熱管的工作過程

熱量由蒸發(fā)段輸入后，毛細材料中的工作液受熱蒸發(fā)，蒸汽順著蒸汽通道流向冷凝段；在冷凝段，蒸汽受到冷凝結成液體，放出熱量；凝結液體再沿多孔材料靠毛細力的作用流回蒸發(fā)段。高效間壁式熱交換器793熱管的工作過程熱量由蒸發(fā)段輸入后，毛細材料高效間壁式熱交換器80高效間壁式熱交換器80

熱管工作的主要任務是從加熱段吸收熱量，通過內(nèi)部相變傳熱過程，把熱量輸送到冷卻段，從而實現(xiàn)熱量轉移，完成這一轉移有六個同時發(fā)生又相互關聯(lián)的主要過程：（1）熱量從熱源通過熱管管殼和吸液芯（吸液芯中充滿工作液體）傳遞到液—汽分界面（2）液體的蒸發(fā)段內(nèi)的液—汽分界面上蒸發(fā)（3）蒸氣腔內(nèi)的蒸汽從蒸發(fā)段流到冷卻段（4）蒸氣在冷卻段內(nèi)的汽—液分界面上的凝結（5）熱量從液—汽分界面通過吸液芯、液體和管壁傳給冷源（6）在吸液芯內(nèi)由毛細作用使冷凝液從冷卻段回流到蒸發(fā)段高效間壁式熱交換器81熱管工作的主要任務是從加熱段吸收熱量，通過內(nèi)部相變傳管殼作用：將熱管的工作部分封閉起來，在熱管兩端部接受和放出熱量，并承受一定的壓力要求：a在整個工作壓力范圍內(nèi)不發(fā)生工質泄露，壽命夠長b管殼結構既能承受內(nèi)部最大的蒸汽壓力，又能兼顧降低管壁熱阻，管壁盡可能薄c管殼材料與工質必須相容，避免有腐蝕和氣體產(chǎn)生的現(xiàn)象出現(xiàn)d管殼材料經(jīng)得住工藝除氣工程中的高溫e管殼材料濕潤性好，導熱系數(shù)高材料：不繡鋼，銅，鋁，鎳，玻璃，陶瓷高效間壁式熱交換器82管殼作用：將熱管的工作部分封閉起來，在熱管兩端部接受和放出管芯（毛細多孔材料）作用：產(chǎn)生毛細抽吸力，使液體由冷凝段回流到蒸發(fā)段要求：a起到有效的毛細泵作用b與工質、管壁材料必須相容c具有較高滲透率且傳熱性能好d具有足夠的剛性，以保證吸液芯與管壁緊密接觸e便于加工，性能可靠，經(jīng)濟性好分類：a緊貼管壁的單層及多層網(wǎng)芯高效間壁式熱交換器83管芯（毛細多孔材料）作用：產(chǎn)生毛細抽吸力，使液體由冷凝段回流b燒結粉末管芯c軸向槽道式管芯d組合管芯一定數(shù)目的金屬粉末或金屬絲網(wǎng)燒結在管內(nèi)壁面而成在管殼內(nèi)壁開軸向細槽，以提供毛細壓頭及液體回流通道高效間壁式熱交換器84b燒結粉末管芯c軸向槽道式管芯d組合管芯一定數(shù)目的金屬工作液作用：攜帶熱量要求：a具有較高的汽化潛熱和導熱系數(shù)，及合適的飽和壓力和沸點b具有較低的粘度，良好的穩(wěn)定性c具有較大的表面張力和潤濕毛細結構的能力d對毛細結構和管壁無溶解作用種類：隨熱管內(nèi)部的工作溫度而定低溫范圍內(nèi)：乙醇，丙酮，氟利昂，液氨，液氮，液氫常溫：水高溫范圍內(nèi)：聯(lián)苯，萘，汞，液態(tài)金屬（鉀、鈉、鉀鈉合金）高效間壁式熱交換器85工作液作用：攜帶熱量要求：a具有較高的汽化潛熱和導熱系數(shù)，4熱管的分類吸熱芯熱管（依靠毛細力）兩相熱虹吸管（依靠重力回流）旋轉熱管（依靠離心力）重力輔助(依靠毛細力和重力)

電動力熱管磁液體動力熱管平板熱管脈動熱管回路熱管高效間壁式熱交換器864熱管的分類吸熱芯熱管（依靠毛細力）兩相熱虹吸管（依靠重力5熱管工作時的特點

假設熱管中沿蒸發(fā)段蒸發(fā)是均勻的，沿冷凝段冷凝也是均勻的，則熱管工作時其內(nèi)的質量流量、壓力及溫度分布如圖：質量流量：在冷凝段上，工作液在流動方向上因蒸汽不斷冷凝而增加；而在蒸發(fā)段，工作液在流動方向上因蒸發(fā)而不斷減少；在絕熱段，工作液保持不變溫度：蒸發(fā)段的飽和溫度稍高于冷凝段飽和溫度，此溫差<1-2℃壓力：高效間壁式熱交換器875熱管工作時的特點假設熱管中沿蒸發(fā)段蒸發(fā)是均勻的表面張力與毛細管現(xiàn)象表面張力：在等溫情況下增加液體單位表面積所需要的功。接觸角θ：液體表面及固體表面切線間的夾角。θ>90°，為不浸潤液體，液面在表面張力的作用下下降。θ<90°,為浸潤液體，液面在表面張力的作用下上升

6普通熱管原理高效間壁式熱交換器88表面張力與毛細管現(xiàn)象6普通熱管原理高效間壁式熱交換器88受力分析得到方程:假定R1=R2整理后得到:高效間壁式熱交換器89受力分析得到方程:假定R1=R2整理后得到:高效間壁式熱交換熱管內(nèi)的毛細頭平衡時有:上升高度h:就是毛細頭,它是熱管循環(huán)的基本推動力高效間壁式熱交換器90熱管內(nèi)的毛細頭平衡時有:上升高度h:就是毛細頭,它是熱管循環(huán)7熱管的傳熱極限粘性極限聲速極限攜帶極限毛細極限沸騰極限高效間壁式熱交換器917熱管的傳熱極限粘性極限聲速極限攜帶極限毛細極限沸騰極限高粘性極限：1-2熱管中蒸汽流動的粘滯阻力限制了熱管的最大傳熱能力聲速極限：2-3熱管內(nèi)蒸汽流速在某一點達到當?shù)芈曀俣拗茻岬膫鳠崮芰y帶極限：3-4熱管內(nèi)部蒸氣流速過高，將逆向回流的冷凝液體部分地從汽—液交界面上“撕脫”下來，攜帶至熱管的冷凝段，從而破壞了熱管的正常工作并達到傳熱極限高效間壁式熱交換器92粘性極限：1-2熱管中蒸汽流動的粘滯阻力限制了熱管的最大傳熱毛細極限：4-5熱管在工作條件下，內(nèi)部的汽、液循環(huán)流動所產(chǎn)生的壓力降和重力場對管內(nèi)流動的影響，由此面帶來的壓力損失恰好與熱管內(nèi)吸液芯所產(chǎn)生的最大毛細壓頭相平衡，此時所達到的熱管傳熱極限沸騰極限：5-6熱管加熱段吸液芯中的液體受熱沸騰所產(chǎn)生的氣泡阻礙了正常液體的回流，或由于徑向熱流密度過大，從而形成膜態(tài)沸騰，使得壁面干涸所產(chǎn)生的傳熱極限高效間壁式熱交換器93毛細極限：4-5熱管在工作條件下，內(nèi)部的汽、液循環(huán)流動所產(chǎn)生8熱管的優(yōu)點很高的導熱性:比普通的金屬導體高幾個數(shù)量級。優(yōu)良的等溫性:蒸汽處于飽和狀態(tài),從而保證了很小的溫差,利用該特性來實現(xiàn)溫度展平。熱流密度可變性:可以通過改變蒸發(fā)段和冷凝段的面積來很方便的調(diào)節(jié)熱流密度。熱流方向的可逆性:由于其內(nèi)部循環(huán)動力是毛細力,所以任意一端受熱都可以成為蒸發(fā)段。環(huán)境的適應性:熱管的形狀可以隨熱源和冷源的條件而變化,并可以將熱源和冷源分隔在兩個場所進行熱交換。高效間壁式熱交換器948熱管的優(yōu)點很高的導熱性:比普通的金屬導體高幾個數(shù)量級。高由兩塊平行的板殼和吸液芯組成,通道截面為扁平的矩形。目前,出現(xiàn)了由多個微型熱管平行排列組成的新型平板熱管,它的兩塊平行紫銅板中間采用焊接的方式固定若干互相平行的細銅絲,其中每相鄰兩根銅絲和上下兩塊紫銅板之間圍成一個通道,通道截面由兩條半圓曲線和兩條平行直線構成。平板熱管由于質量輕、良好的啟動性和均溫性的優(yōu)勢,而成為目前電子元件散熱方面的熱點研究,在國外已經(jīng)得到應用。平板熱管高效間壁式熱交換器95平板熱管高效間壁式熱交換器95脈動熱管是由金屬毛細管彎曲成蛇形結構,管內(nèi)抽成真空后充注部分工作介質,由于管徑足夠小,管內(nèi)將形成氣泡柱和液體柱間隔布置并呈隨機分布的狀態(tài)。在蒸發(fā)端,工質吸熱產(chǎn)生氣泡,迅速膨脹和升壓,推動工質流向低溫冷凝端。那里,氣泡冷卻收縮并破裂,壓力下降。這樣,由于兩端間存在壓差以及相鄰管子之間存在的壓力不平衡,使得工質在蒸發(fā)端和冷凝端之間振蕩流動,從而實現(xiàn)熱量的傳遞高效間壁式熱交換器96脈動熱管是由金屬毛細管彎曲成蛇形結構,高效間壁式熱交換器96(LoopHeatPipe,簡稱LHP)作為一種新型熱控技術,經(jīng)過近三十年的發(fā)展,已日趨成熟,利用蒸發(fā)器內(nèi)的毛細芯產(chǎn)生的毛細力驅動回路運行,利用工質的蒸發(fā)和冷凝,能在小溫差、長距離的情況下傳遞大量的熱量,是一種高效的兩相傳熱裝置,主要應用于空間技術熱控制。環(huán)路熱管高效間壁式熱交換器97(LoopHeatPipe,簡稱LHP)作Thankyouforyourattention高效間壁式熱交換器98Thankyoufor高效間壁式熱交換器984混合式熱交換器4.1冷水塔4.1.1冷水塔的類型（干式和濕式）（★）4.1.2冷水塔的構造（★）4.1.3冷水塔的工作原理（★）4.1.4冷水塔的熱力計算4.1.5冷水塔的通風阻力計算4.1.6冷水塔的設計計算依靠冷、熱流體直接接觸進行傳熱的，這種方式避免了傳熱間壁及其兩側污垢所形成的熱阻。高效間壁式熱交換器994混合式熱交換器4.1冷水塔依靠冷、熱流體直接接觸進行傳思考題：1冷水塔的構造包括哪幾部分？各自的作用是什么？2冷水塔內(nèi)水溫下降的原因是什么？各自的推動力是什么？3冷卻數(shù)和冷水塔特性數(shù)的定義各是什么？其意義各是什么？各值均與那些量有關？計算中兩值各怎么確定？高效間壁式熱交換器100思考題：高效間壁式熱交換器1004.2噴射式熱交換器4.2.1噴射式熱交換器的一般問題（★）4.2.2汽—水噴射式熱交換器4.2.3水—水噴射式熱交換器思考題：1噴射式熱交換器內(nèi)部流體的運動可用什么定律來描述？2噴射系數(shù)對汽—水噴射式熱交換器的影響是什么？高效間壁式熱交換器1014.2噴射式熱交換器高效間壁式熱交換器1014.3混合式冷凝器4.3.1混合式冷凝器的類型4.3.2液柱式冷凝器的設計計算（▼）4.3.3液柱式冷凝器的安裝（▼）思考題：混合式冷凝器的類型有哪些？工作原理各是什么？高效間壁式熱交換器1024.3混合式冷凝器高效間壁式熱交換器102演講完畢，謝謝聽講!再見，seeyouagain3rew2022/12/20高效間壁式熱交換器演講完畢，謝謝聽講!再見，seeyouagain3rew103高效間壁式熱交換器2022/12/20高效間壁式熱交換器高效間壁式熱交換器2022/12/19高效間壁式熱交換器104高效間壁式熱交換器3.1螺旋板式熱交換器3.2板式熱交換器3.3板翅式熱交換器3.4翅片管熱交換器3.5熱管熱交換器3.6蒸發(fā)冷卻（冷凝）器的結構高效間壁式熱交換器105高效間壁式熱交換器3.1螺旋板式熱交換器高效間壁式熱交換器高效就是換熱效率高，結構緊湊即在增加換熱器的傳熱面積的同時，也要減小換熱器的體積“緊湊性”—熱交換器的單位體積中所包含的傳熱面積的大小，m2/m3緊湊式熱交換器：>700m2/m3非緊湊性熱交換器：<700m2/m3高效間壁式熱交換器高效間壁式熱交換器106高效就是換熱效率高，結構緊湊高效間壁式熱交換器高效間壁式熱交螺旋板式換熱器螺旋板式換熱器由兩塊金屬薄板焊接在一塊分隔板上并卷制成螺旋狀而構成的。卷制后，在器內(nèi)形成兩條相互隔開的螺旋形通道，在頂、底部分別焊有封頭和兩流體進出口接管。其中有一對進出口接管是設在園周邊上，而另一對進出口則設在圓鼓的軸心上。換熱時，冷、熱流體分別進入兩條通道，在器內(nèi)作嚴格的逆流流動。第一節(jié)螺旋板式熱交換器高效間壁式熱交換器107螺旋板式換熱器螺旋板式換熱器由兩塊金屬薄板焊接在一塊分隔板上基本構造外殼

螺旋體密封裝置進出口中心處有隔板將板片兩側流體隔開，各通道為環(huán)狀單一通道，其截面積為矩形，進出管分別接于兩通道的邊緣端具體的說螺旋板式熱交換器的構造螺旋形傳熱板隔板頭蓋連接管高效間壁式熱交換器108基本構造外殼螺旋體密封裝置進出口中心處有隔板將板片工作過程

冷熱兩種流體分別在兩個螺旋通道中流動，流體1從中心進入，沿螺旋形通道流到周邊流出；流體2則由周邊進入，沿螺旋通道流到中心流出。螺旋流道有利于提高傳熱系數(shù)。高效間壁式熱交換器109工作過程冷熱兩種流體分別在兩個螺旋通道中流動定距柱作用保證流道的間距；加強湍流；增加螺旋板剛度。固定方式用3～10mm的圓鋼在卷板前預先焊接在鋼板上。高效間壁式熱交換器110定距柱作用保證流道的間距；固定方式用3～10mm的圓鋼在卷板高效間壁式熱交換器111高效間壁式熱交換器8分類不可拆式:可拆式通道兩端全部墊入密封條后焊接密封冷流體由外周邊流向中心排出，熱流體由中心外周排出，純逆流夜—液熱交換器，公稱壓力<2.5MPa通道兩端面交錯焊死，兩端面的密封采用端蓋加墊片冷流體由外周流向中心，熱流體由中心流向周邊，純逆流氣—液熱交換器，公稱壓力<1.6MPa一通道兩端焊死，另一通道兩端全部敞開，兩端面的密封采用端蓋加墊片一側流體由外周流向中心在流向另一周邊，另側流體做軸向流動氣—液冷凝器，公稱壓力<1.6MPa高效間壁式熱交換器112分類不可拆式:通道兩端全部墊入密封條后焊接密封冷流體由外周螺旋板式換熱器按流道布置和封頭形式可分為：I型結構：兩個螺旋通道兩側完全焊接封閉，不可拆。兩流體均作螺旋運動，通常冷流體由外周流入，熱流體從中心流入，形成完全逆流流動。主要用于液體與液體之間的傳熱。II型結構：一個螺旋通道焊接封閉，另一通道的兩側敞開。一流體作螺旋形流動，另一流體則作軸向流動。適合于兩流體的流量相差很大的場合。常做蒸汽冷凝器、氣體冷卻器使用。III型結構：一流體作螺旋形流動，另一流體則是軸向流動和螺旋流動的組合，適用于蒸汽的冷凝和冷卻。高效間壁式熱交換器113螺旋板式換熱器按流道布置和封頭形式可分為：高效間壁式熱交換螺旋板換熱器結構形式

Ⅲ型螺旋板換熱器

高效間壁式熱交換器114螺旋板換熱器結構形式Ⅲ型螺旋板換熱器高效間壁式熱交換器1螺旋板式換熱器高效間壁式熱交換器115螺旋板式換熱器高效間壁式熱交換器12螺旋板式換熱器的特點傳熱系數(shù)高由于離心力的作用，可在較低Re數(shù)下出現(xiàn)湍流(Re=1400-1800)，允許流速可達2m/s，故傳熱系數(shù)較高，如水對水的換熱，傳熱系數(shù)可達2000-3000W/（m2·K）。不易堵塞由于流速較高，又是在螺旋流道內(nèi)流動，能較好的發(fā)揮流體對板面的沖刷作用，因而流體中的懸浮物不易沉積下來。由于流道長，可為完全逆流，便于控制溫度和利用低溫熱源，操作時允許較低的溫度差，因此，在一些低溫差傳熱的場合，采用螺旋板換熱器比較合適。結構緊湊，制造簡便，單位體積設備內(nèi)的傳熱面積約為列管式換熱器的3倍。操作壓力和溫度不能太高，尤其是所能承受的壓力比較低，操作壓力只能在20atm以下，操作溫度約在300-400℃以下。不易檢修，整個換熱器已被卷制焊接為一個整體，一旦發(fā)生中間泄漏或其他故障，設備即告報廢。高效間壁式熱交換器116螺旋板式換熱器的特點傳熱系數(shù)高由于離心力的作用，可在較低R(2)螺旋板式換熱器高效間壁式熱交換器117(2)螺旋板式換熱器高效間壁式熱交換器14高效間壁式熱交換器118高效間壁式熱交換器15結構板式換熱器是由一組長方形的薄金屬傳熱板片構成，用框架將板片夾緊組裝于支架上。兩個相鄰板片的邊緣襯以墊片(各種橡膠或壓縮石棉等制成)壓緊，板片四角有圓孔，形成流體的通道。第二節(jié)板式熱交換器高效間壁式熱交換器119結構板式換熱器是由一組長方形的薄金屬傳熱板片構成，第二節(jié)傳熱板片密封墊圈壓緊裝置軸及接口管等組成高效間壁式熱交換器120傳熱板片密封墊圈壓緊裝置軸及接口管等組成高效間壁式熱交換器1板式換熱器的構造高效間壁式熱交換器121板式換熱器的構造高效間壁式熱交換器18高效間壁式熱交換器122高效間壁式熱交換器19高效間壁式熱交換器123高效間壁式熱交換器20平板式換熱器若干矩形板片，其上四角開有圓孔，通過圓孔外設置或不設置圓環(huán)形墊片可使每個板間通道只留兩個孔相連。（a）平板式換熱器流向示意圖(b）平板式換熱器板片平板式換熱器高效間壁式熱交換器124平板式換熱器（a）平板式換熱器流向示意圖(

板四角開有角孔，流體由一個角孔流入，即在兩塊板形成的流道中流動，而經(jīng)另一對角線角孔流出（該板的另外兩個角孔則由墊片堵?。?，流道很窄，通常只有3～4mm，冷熱兩流體的流道彼此相間隔。為了強化流體在流道中的擾動，板面都做成波紋形。板片間裝有密封墊片，它既用來防漏，又用以控制兩板間的距離。冷熱兩流體分別由板的上、下角孔進入換熱器，并相間流過奇數(shù)及偶數(shù)流道，然后再從下、上角孔流出。傳熱板片是板式換熱器的關鍵元件，不同類型的板片直接影響到傳熱系數(shù)、流動阻力和承受壓力的能力。板片的材料，通常為不銹鋼，對于腐蝕性強的流體（如海水冷卻器），可用鈦板。工作過程高效間壁式熱交換器125板四角開有角孔，流體由一個角孔流入，即在兩塊板式換熱器結構原理圖

高效間壁式熱交換器126板式換熱器結構原理圖高效間壁式熱交換器23高效間壁式熱交換器127高效間壁式熱交換器24板式換熱器高效間壁式熱交換器128板式換熱器高效間壁式熱交換器25板式換熱器的工作原理高效間壁式熱交換器129板式換熱器的工作原理高效間壁式熱交換器261.固定壓緊板2.夾緊螺栓3.前端板

4.換熱板片5.密封墊片6.后端板

7.下導板8.后支柱9.活動壓緊板

10.上導板高效間壁式熱交換器1301.固定壓緊板2.夾緊螺栓3.前端板

4.換熱板片安裝

固定壓緊板上交替的安放一張板片和一個墊圈，然后安放活動壓緊板，旋轉壓緊螺栓。1—上導桿；2—墊片；3—傳熱板片；4—角孔；5—前支柱；6—固定端板；7—下導桿；8—活動端板高效間壁式熱交換器131安裝固定壓緊板上交替的安放一張板片和一個墊圈，1高效間壁式熱交換器132高效間壁式熱交換器29高效間壁式熱交換器133高效間壁式熱交換器30a傳熱板片流體在低速下發(fā)生強烈湍流，以強化傳熱提高板片剛度，能耐較高的壓力人字形板水平平直波紋板鋸齒形板作用：類型：高效間壁式熱交換器134a傳熱板片流體在低速下發(fā)生強烈湍流，以強化傳熱人字形板水平高效間壁式熱交換器135高效間壁式熱交換器32板片的樣式高效間壁式熱交換器136板片的樣式高效間壁式熱交換器33高效間壁式熱交換器137高效間壁式熱交換器34高效間壁式熱交換器138高效間壁式熱交換器35高效間壁式熱交換器139高效間壁式熱交換器36①強化傳熱的凹凸形波紋；②用以安裝密封墊片的密封槽；③介質進出的角孔；④板片懸掛裝置（缺口）；⑤保證密封墊片壓緊時對中的定位缺口；⑥板片組裝后保持流道一定的間隙、并使流層“網(wǎng)狀”化的觸點，可使板片在兩側介質有壓差情況下減少板片的變形；⑦使介質能均勻沿板片流道寬度分布的導流槽；具有的共同特點高效間壁式熱交換器140①強化傳熱的凹凸形波紋；具有的共同特點高效間壁式熱交換器37介質在板片間的流動單邊流對角流換向板片：根據(jù)流程的需要，相應不沖出某些角孔，介質遇到盲孔即拐彎，進行換向，增加介質的流程單邊流對角流高效間壁式熱交換器141介質在板片間的流動單邊流對角流換向板片：根據(jù)流程的需要，相應組裝形成三種典型形式：流體在每一程內(nèi)流經(jīng)每一垂直流動后，改變方向，流經(jīng)下一程兩介質的主體流向是逆流，但相鄰流道中有并流也有逆流。高效間壁式熱交換器142組裝形成三種典型形式：流體在每一程內(nèi)流經(jīng)每一垂直流動后，改變并聯(lián)流程介質分別流入平行的流道，然后匯集成一股流出，為單程高效間壁式熱交換器143并聯(lián)流程介質分別流入平行的流道，然后匯集成一股流出，為單程高復雜流程同一程內(nèi)流道是并聯(lián)的，在程與程之間是串聯(lián)的高效間壁式熱交換器144復雜流程同一程內(nèi)流道是并聯(lián)的，在程與程之間是串聯(lián)的高效間壁式流程組合方式高效間壁式熱交換器145流程組合方式高效間壁式熱交換器42流程組合的表示方式M1,M2,M3,m1,m2,m3——熱側、冷側流體流道相同的流程數(shù)N1,N2,N3,n1,n2,n3——相應于對應流程內(nèi)的流道數(shù)都是從固定壓緊板開始高效間壁式熱交換器146流程組合的表示方式M1,M2,M3,m1,m2,m3——熱側綜上所述流程可以是單流程或多流程，兩流體的流程數(shù)可以相等或不相等兩流體的流程中通道數(shù)不一定相等習慣上以（流程×通道數(shù)）來表示流程板片的組合1×4表示甲流體為單流程、四通道2×2表示乙流體為兩流程、兩通道高效間壁式熱交換器147綜上所述流程可以是單流程或多流程，兩流體的流程數(shù)可以相等或不b密封墊圈密封作用，防止介質漏出（外漏）在兩板片間造成一定的間隙，形成介質的流道（內(nèi)漏）承受壓力、溫度，耐流體的侵蝕良好的彈性，可重復使用材料天然橡膠、丁晴橡膠、丁苯橡膠、氯丁橡膠、三元乙丙橡膠、硅膠（80-150℃以下）壓縮石棉、石棉橡膠（260-300℃）雙道密封信號孔（凹槽）當介質從第一道密封泄露時，可以從信號空泄出，及早發(fā)現(xiàn)和檢修信號孔還可以避免介質穿通，防止一種介質漏到另一種介質中去高效間壁式熱交換器148b密封墊圈密封作用，防止介質漏出（外漏）在兩板片間造成一定雙道密封高效間壁式熱交換器149雙道密封高效間壁式熱交換器46板式換熱器的墊圈高效間壁式熱交換器150板式換熱器的墊圈高效間壁式熱交換器47c壓緊裝置

將墊圈壓緊，產(chǎn)生足夠密封力，固定與活動的壓緊板、壓緊螺栓組成：作用：高效間壁式熱交換器151c壓緊裝置將墊圈壓緊，產(chǎn)生足夠密封力，固定與活動的壓緊板板式換熱器優(yōu)點結構緊湊，占用空間小很小的空間即可提供較大的換熱面積，不需另外的拆裝空間；相同使用環(huán)境下，其占地面積和重量是其他類型換熱器的1/3～1/5。傳熱系數(shù)高雷諾準數(shù)>10時，即可產(chǎn)生劇烈湍流，一般總傳熱系數(shù)可高達3000～8000W/M2.K。端部溫差小逆流換熱，可達到1℃的端部溫差。熱損失小只有板片邊緣暴露，不需保溫，熱效率≥98%。適應性好，易調(diào)整通過改變板片數(shù)目和組合方式即可調(diào)節(jié)換熱能力，與變化的熱負荷相匹配。流體滯留量小，對變化反應迅速，拆裝簡單，容易維護板片是獨立的單元體，拆裝簡單，可將密封墊密閉的板片拆開、清洗。結垢傾向低高度紊流、光滑板表面，使積垢機率很小，且具自清潔功能，不易堵塞。低成本使用一次沖壓成型的波紋板片裝配而成，金屬耗量低，當使用耐蝕材料時，投資成本明顯低于其他的換熱器。高效間壁式熱交換器152板式換熱器優(yōu)點結構緊湊，占用空間小很小的空間即可提供較大的板式換熱器缺點缺點：處理能力不大，操作壓力比較低，一般不超過20atm，受墊片耐熱性的限制，操作溫度不能太高，一般合成橡膠墊不超過130℃，壓縮石棉墊圈也不超過250℃。高效間壁式熱交換器153板式換熱器缺點缺點：處理能力不大，操作壓力比較低，一般不超過3型號表示法板式換熱器代號板式波紋形式代號單板工程換熱面積設計壓力換熱器換熱面積墊片材料代號框架結構形式代號舉例：BR0.3—1.6—15—N—IB＿板式熱交換器BL＿板式冷凝器BZ＿板式蒸發(fā)器高效間壁式熱交換器1543型號表示法板式換熱器代號板式波紋形式代號單板工程換熱面積第三節(jié)板翅式熱交換器1基本結構板束導流片封頭隔板翅片封條基本單元（通道）高效間壁式熱交換器155第三節(jié)板翅式熱交換器1基本結構板束導流片封頭隔板翅片板翅式換熱器結構組成由基本換熱元件組成，（a），在兩塊平隔板1中夾著一塊波紋形導熱翅片3，兩端用側條2密封，形成一層基本換熱元件，許多這樣的元件交錯疊合（使相鄰兩流道流動方向交錯）焊接起來構成板式換熱器。（b）是一種疊合方式。波紋板形式（a）為平直形翅片，還有鋸齒翅片圖、翅片帶孔圖、彎曲翅片圖等形式，目的是增加流體的擾動，增強傳熱。板翅式換熱器由于兩側都有翅片，做氣－氣換熱，傳熱系數(shù)對空氣可達350W/(m2·℃)。板翅換熱器結構非常緊湊，輕巧，每立方米體積中容納的傳熱面積可高達4300m2，承壓可達100bar。但它容易堵塞，清洗困難，不易檢修。適用于清潔和無腐蝕的流體換熱。高效間壁式熱交換器156板翅式換熱器結構組成由基本換熱元件組成，（a），在兩塊板翅式換熱器結構原理圖1—平隔板；2—側條；3—翅片；4—流體高效間壁式熱交換器157板翅式換熱器結構原理圖高效間壁式熱交換器54光直翅片鋸齒翅片多孔翅片高效間壁式熱交換器158光直翅片鋸齒翅片多孔翅片高效間壁式熱交換器55

板翅式換熱器1，3—側板；2，5—隔板；4—翅片不同流型的板束通道高效間壁式熱交換器159板翅式換熱器不同流型的板束通道高效間壁式熱交換器56高效間壁式熱交換器160高效間壁式熱交換器57a翅片b隔板c封條d分配段e集流箱兩種流體逆流換熱時板翅式熱交換器分解圖高效間壁式熱交換器161a翅片b隔板c封條d分配段e集流箱兩種流體逆流換熱a翅片擴大傳熱面積，提高換熱器緊湊性和傳熱效率支撐隔板，提高熱交換器的強度和承壓能力1平直翅片（PZ）具有很長光滑壁的長方形翅片，流動和傳熱特性與圓管內(nèi)的相似。流動阻力小，換熱系數(shù)也很小適用于：阻力要求嚴格，而本身對流換熱系數(shù)較大的場合。傳熱機理：二次傳熱表面高效間壁式熱交換器162a翅片擴大傳熱面積，提高換熱器緊湊性和傳熱效率支撐隔板，提2鋸齒形翅片（JC）將平直翅片切成許多短小片段，相互錯開一定的間隔，間斷式；促進流體的湍動，破壞熱邊界層，強化換熱；適用于：氣體通道，高、低溫介質溫差較大的場合、黏度較大的油通道；傳熱性能與翅片切開長度有關。高效間壁式熱交換器1632鋸齒形翅片（JC）將平直翅片切成許多短小片段，相互錯開一3多孔翅片（DK）平直翅片上沖出許多圓孔或方孔而形成，翅片開孔率5-10%，孔的排列方式有長方形、平行四邊形、正三角形；孔破壞傳熱邊界層，提高傳熱效果，高Re數(shù)時會出現(xiàn)噪音和振動；開孔有利于流體的均勻分配，利于介質中雜質、顆粒的沖刷和排除；適用于：有相變介質的換熱，用作入口處的導流片高效間壁式熱交換器1643多孔翅片（DK）平直翅片上沖出許多圓孔或方孔而形成，翅片4波紋翅片（PW）在平直翅片上壓成一定的波形而形成，傳熱效果介于平直形和鋸齒形之間；流體在內(nèi)流動時不斷改變流向，促進湍動，分離、破壞熱邊界層，強化傳熱；波紋越密，波幅越大，傳熱性能越好，但阻力也增大；耐壓強度較高；適用于：壓力較高的氣體換熱場合。其他：百葉窗式，片條式翅片、釘狀翅片高效間壁式熱交換器1654波紋翅片（PW）在平直翅片上壓成一定的波形而形成，傳熱效翅片的表示方法：用漢語拼音和數(shù)字65PZ2103表示：65—翅高6.5mm21—節(jié)距2.1mm03—翅厚0.3mmPZ—平直高效間壁式熱交換器166翅片的表示方法：用漢語拼音和數(shù)字65PZ2103表示：65—b封條使流體在單元體的流道中流動而不向兩側外流c隔板表面覆蓋一層釬料合金的金屬板，與翅片焊接成整體，釬料合金厚度約為0.1-0.4mm。含硅5-12%d導流片（分配段）使介質在翅片中均勻分布，便于封頭的布置保護較薄翅片制造時不受損壞，避免通道堵塞高效間壁式熱交換器167b封條使流體在單元體的流道中流動而不向兩側外流c隔板表面高效間壁式熱交換器168高效間壁式熱交換器65I型：主要用于換熱器的端部有兩個封頭，需把流體引導到端部一例的封頭內(nèi)的場合。II型：主要用于換熱器端部有三個以上的封頭，需把一股流體引導到中間封頭的場合。III型：主要用于換熱器端部敞開或僅有一個封頭的場合，或用于錯流形的換熱器高效間壁式熱交換器169I型：主要用于換熱器的端部有兩個封頭，需把流體引導到端部一例IV型主要用于換熱器端部無法布置封頭，需把封頭布置于兩側的場合e封頭即為集流器，聚集流體，并使板束和工藝管道連接起來V型：應用較少，主要用于管路布置中高效間壁式熱交換器170IV型主要用于換熱器端部無法布置封頭，需把封頭布置于兩側的順流形式換熱效率較低，應用較少，主要用在加熱時需要避免流體被加熱（或冷卻）到高（或低）于某一規(guī)定溫度的場合3流道布置優(yōu)點：高效間壁式熱交換器171順流形式換熱效率較低，應用較少，主要用在加熱時需要避逆流形式熱利用率高，平均溫差較小，應用最普遍優(yōu)點：高效間壁式熱交換器172逆流形式熱利用率高，優(yōu)點：高效間壁式熱交換器69錯流形式錯逆流形式傳熱效率高，可使換熱器布置比較合理，常用于一側有相變或溫差變化很小的場合可縮小通道截面積，提高介質初速，從而提高給熱系數(shù)，結構緊湊，適用于兩種流體換熱系數(shù)相差較大的場合優(yōu)點優(yōu)點：高效間壁式熱交換器173錯流形式錯逆流形式傳熱效率高，可使換熱器混流形式可同時處理幾種流體的換熱，并能合理分配各種流體的傳熱面積，使換熱器更為緊湊，減小冷量損失，適用于多種流體進行換熱的場合優(yōu)點：高效間壁式熱交換器174混流形式可同時處理幾種流體的換熱，并能合4組裝結構并聯(lián)組裝在制造時截面積和長度都要受到釬焊工藝的限制單個板束熱交換器不能滿足使用需要，采用組裝體高效間壁式熱交換器1754組裝結構并聯(lián)組裝在制造時截面積和長度都要受串聯(lián)組裝高效間壁式熱交換器176串高效間壁式熱交換器73串并聯(lián)組裝高效間壁式熱交換器177串并聯(lián)組裝高效間壁式熱交換器745優(yōu)缺點傳熱效率高：可對介質造成擾動，使邊界層不斷破裂更新，從熱強化換熱結構緊湊，重量輕：重量僅為具有相同換熱面積的管殼式的1/10，而單位傳熱面積的金屬消耗比管殼式小幾倍適用范圍廣：可以適用于氣—氣、氣—液、液—液間各種不同介質患熱，亦可用作蒸發(fā)器、冷凝器。適用于逆流、錯流、多股流、多程流等不同工況的換熱，可在-273℃—+500℃溫度范圍內(nèi)使用同一設備內(nèi)，可允許2-9種介質間進行換熱制造工藝復雜，且要求嚴格容易堵塞，清洗和檢修較困難高效間壁式熱交換器1785優(yōu)缺點傳熱效率高：可對介質造成擾動，使邊界層不斷破裂更新2傳熱機理

傳熱特點是：具有擴展的二次傳熱表面(翅片)。如圖所示，高溫側流體的熱量除了由一次表面（隔板）導入低溫側流體，還沿翅片高度方向傳遞部分熱量。即沿翅片高度方向由隔板導入熱量，再將這些熱量對流傳遞給低溫側流體。翅片高度大大超過了翅片的厚度，因此沿翅片高度方向的導熱過程類似于均質細長導桿的導熱，翅片熱阻不能被忽略。翅片表面的溫度分布情況如果所示。翅片兩端溫度最高，等于隔板溫度。隨著翅片和流體的對流放熱，溫度不斷降低直至在翅片中部趨于流體溫度。高效間壁式熱交換器1792傳熱機理傳熱特點是：具有擴展的二次傳熱表面(翅片)第五節(jié)熱管熱交換器1熱管的發(fā)展及現(xiàn)狀1944年:通用發(fā)動機公司的R.S.Gaugler首先提出了熱管的工作原理,但是他的想法當時并沒有被廣泛的采納利用。1963年:美國的LosAlamos國家實驗室的G.M.Grover重新獨立發(fā)明了這種傳熱元件,并進行了性能測試實驗,將這種傳熱元件正式命名為熱管-heatpipe。1965年:Cotter首次提出了較完整的熱管理論。70年代以來:熱管技術飛速發(fā)展.我國也自70年代開始,展開了對熱管的研究和應用?，F(xiàn)在熱管在電子工業(yè)、余熱回收、新能源等方面得到了廣泛應用熱管的工作原理及結構高效間壁式熱交換器180第五節(jié)熱管熱交換器1熱管的發(fā)展及現(xiàn)狀1944年:通用發(fā)動2熱管的組成

熱管是一種利用氣化和冷凝的高潛熱及毛細抽吸現(xiàn)象，無需外界動力而能夠進行傳熱的高效節(jié)能元件以吸熱芯熱管來介紹熱管的結構管殼毛細多空材料（管芯）蒸汽通道蒸發(fā)段絕熱段冷凝段高效間壁式熱交換器1812熱管的組成熱管是一種利用氣化和冷凝的高潛熱及毛細抽吸現(xiàn)3熱管的工作過程

熱量由蒸發(fā)段輸入后，毛細材料中的工作液受熱蒸發(fā)，蒸汽順著蒸汽通道流向冷凝段；在冷凝段，蒸汽受到冷凝結成液體，放出熱量；凝結液體再沿多孔材料靠毛細力的作用流回蒸發(fā)段。高效間壁式熱交換器1823熱管的工作過程熱量由蒸發(fā)段輸入后，毛細材料高效間壁式熱交換器183高效間壁式熱交換器80

熱管工作的主要任務是從加熱段吸收熱量，通過內(nèi)部相變傳熱過程，把熱量輸送到冷卻段，從而實現(xiàn)熱量轉移，完成這一轉移有六個同時發(fā)生又相互關聯(lián)的主要過程：（1）熱量從熱源通過熱管管殼和吸液芯（吸液芯中充滿工作液體）傳遞到液—汽分界面（2）液體的蒸發(fā)段內(nèi)的液—汽分界面上蒸發(fā)（3）蒸氣腔內(nèi)的蒸汽從蒸發(fā)段流到冷卻段（4）蒸氣在冷卻段內(nèi)的汽—液分界面上的凝結（5）熱量從液—汽分界面通過吸液芯、液體和管壁傳給冷源（6）在吸液芯內(nèi)由毛細作用使冷凝液從冷卻段回流到蒸發(fā)段高效間壁式熱交換器184熱管工作的主要任務是從加熱段吸收熱量，通過內(nèi)部相變傳管殼作用：將熱管的工作部分封閉起來，在熱管兩端部接受和放出熱量，并承受一定的壓力要求：a在整個工作壓力范圍內(nèi)不發(fā)生工質泄露，壽命夠長b管殼結構既能承受內(nèi)部最大的蒸汽壓力，又能兼顧降低管壁熱阻，管壁盡可能薄c管殼材料與工質必須相容，避免有腐蝕和氣體產(chǎn)生的現(xiàn)象出現(xiàn)d管殼材料經(jīng)得住工藝除氣工程中的高溫e管殼材料濕潤性好，導熱系數(shù)高材料：不繡鋼，銅，鋁，鎳，玻璃，陶瓷高效間壁式熱交換器185管殼作用：將熱管的工作部分封閉起來，在熱管兩端部接受和放出管芯（毛細多孔材料）作用：產(chǎn)生毛細抽吸力，使液體由冷凝段回流到蒸發(fā)段要求：a起到有效的毛細泵作用b與工質、管壁材料必須相容c具有較高滲透率且傳熱性能好d具有足夠的剛性，以保證吸液芯與管壁緊密接觸e便于加工，性能可靠，經(jīng)濟性好分類：a緊貼管壁的單層及多層網(wǎng)芯高效間壁式熱交換器186管芯（毛細多孔材料）作用：產(chǎn)生毛細抽吸力，使液體由冷凝段回流b燒結粉末管芯c軸向槽道式管芯d組合管芯一定數(shù)目的金屬粉末或金屬絲網(wǎng)燒結在管內(nèi)壁面而成在管殼內(nèi)壁開軸向細槽，以提供毛細壓頭及液體回流通道高效間壁式熱交換器187b燒結粉末管芯c軸向槽道式管芯d組合管芯一定數(shù)目的金屬工作液作用：攜帶熱量要求：a具有較高的汽化潛熱和導熱系數(shù)，及合適的飽和壓力和沸點b具有較低的粘度，良好的穩(wěn)定性c具有較大的表面張力和潤濕毛細結構的能力d對毛細結構和管壁無溶解作用種類：隨熱管內(nèi)部的工作溫度而定低溫范圍內(nèi)：乙醇，丙酮，氟利昂，液氨，液氮，液氫常溫：水高溫范圍內(nèi)：聯(lián)苯，萘，汞，液態(tài)金屬（鉀、鈉、鉀鈉合金）高效間壁式熱交換器188工作液作用：攜帶熱量要求：a具有較高的汽化潛熱和導熱系數(shù)，4熱管的分類吸熱芯熱管（依靠毛細力）兩相熱虹吸管（依靠重力回流）旋轉熱管（依靠離心力）重力輔助(依靠毛細力和重力)

電動力熱管磁液體動力熱管平板熱管脈動熱管回路熱管高效間壁式熱交換器1894熱管的分類吸熱芯熱管（依靠毛細力）兩相熱虹吸管（依靠重力5熱管工作時的特點