板翅式換熱器介紹

四川川空換熱器有限公司

四川空分設(shè)備(集團(tuán))有限責(zé)任公司2023/2/31板翅式換熱器的原理結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)設(shè)計(jì)、制造過程生產(chǎn)設(shè)備使用場(chǎng)合、國(guó)內(nèi)外產(chǎn)品簡(jiǎn)單情況2023/2/32主要內(nèi)容2023/2/33一、原理名稱:（鋁制）板翅式換熱器或鋁制板翅式熱交換器（NB/T47006-2009)作用：為冷、熱流體的換熱提供場(chǎng)所。常用于空分裝置中，現(xiàn)在也多用于液化裝置等其他場(chǎng)合。2023/2/34板翅式換熱器總體結(jié)構(gòu)一、原理2023/2/35板翅式換熱器總體結(jié)構(gòu)一、原理

1—封條；2—隔板（或側(cè)板）；3—翅片（或?qū)Я髌?023/2/36板翅式換熱器小單元一、原理2023/2/37翅片增強(qiáng)傳熱：

1、增加擾動(dòng)

2、二次表面積（可占90%）一、原理

傳熱翅片鋸齒型翅(JC)

多孔型翅(DK)平直型翅片(PZ)

波紋型翅片(BW)二、結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)2023/2/3

各類翅片特點(diǎn)二、結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)齒型特征適用范圍壓損熱效率平直型直式一般用途最低最低多孔型直式有小孔各種用途特別是有相變、導(dǎo)流片低低鋸齒型直齒間距3~4mm常用型特別是空分設(shè)備的低壓通道最高最高人字型或波紋型平滑齒間距10mm或者鋸齒長(zhǎng)粘度較大的油類（擾動(dòng)）、含塵多的氣體（自潔）高高2023/2/3

傳熱翅片翅片是基本元件（傳熱過程：翅片熱傳導(dǎo)及翅片與流體之間的對(duì)流傳熱來完成。）示例：50DK1002/595JC1403/3

基本特點(diǎn)：?。▊鳠岷茫?、高（二次表面積）

節(jié)距?。ňo湊、承壓、易堵）

二、結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)2023/2/3切開長(zhǎng)度翅高翅厚打孔率翅距翅片類型封條封條在每層的四周，把介質(zhì)與外界隔開；二、結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)2023/2/3封條

常用封條的截面型式二、結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)2023/2/3封條封條端部接口型式（縱向）二、結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)2023/2/3隔板1、組成：金屬復(fù)合板2、作用：（1）分隔流體（2）復(fù)合釬料它在母體金屬表面覆蓋有一層釬料合金（Al-Si-Mg），在釬焊時(shí)合金熔化而使翅片、封條與金屬平板焊接成一體。3、常用隔板一般厚1mm~2mm；二、結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)2023/2/3

導(dǎo)流片1、作用：流體的進(jìn)出口導(dǎo)向。2、用翅片切割形成3、一般用大節(jié)距（導(dǎo)流）如4.2mm4、一般用較大厚度（承壓）如0.55mm5、一般用多孔型（導(dǎo)流）也有特殊情況根據(jù)板束的寬度及導(dǎo)流片在板束內(nèi)的開口位置和開口方向，導(dǎo)流片一般有如下圖所示等多種型式。

二、結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)2023/2/3通道側(cè)面開口型導(dǎo)流片結(jié)構(gòu)示意圖

通道中間開口導(dǎo)流片結(jié)構(gòu)示意圖通道敞開導(dǎo)流片結(jié)構(gòu)示意圖

通道端頭局部開口的導(dǎo)流片結(jié)構(gòu)示意圖

導(dǎo)流片二、結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)2023/2/3通道側(cè)面開口導(dǎo)流片結(jié)構(gòu)示意圖

板束中部通道中流體導(dǎo)出導(dǎo)入時(shí)導(dǎo)流片結(jié)構(gòu)示意圖道側(cè)面開口導(dǎo)流片結(jié)構(gòu)示意圖

板束中部通道流體導(dǎo)入或抽出時(shí)導(dǎo)流片結(jié)構(gòu)示意圖

導(dǎo)流片二、結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)2023/2/3板束體（1）二、結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)2023/2/3

板束體板束體是熱交換的場(chǎng)所，是換熱器的主體部份。結(jié)構(gòu)單位是層（通道）；每層由導(dǎo)流片、翅片、封條、隔板組成；根據(jù)傳熱的要求秩序疊置在一起就構(gòu)成了板束體；板束體整體用真空釬焊，不可拆卸；層的結(jié)構(gòu)如下圖所示。二、結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)2023/2/3特點(diǎn)：1、多流股2、可中間抽出（溫度不一）3、四面都可以布置流道進(jìn)出口二、結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)2023/2/3封頭1、組成通常由封頭體、接管、端板、法蘭等零件經(jīng)焊接而成。2、作用：與外部管道連接，用于流體分布；3、連接方式：焊接、法蘭連接二、結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)2023/2/31—悶蓋（工藝封頭）2—接管；3—封頭體接管與外部鋁合金管道采用直接焊接的封頭結(jié)構(gòu)1—異種金屬接管；2—封頭體異種金屬接管與外部不銹鋼（或銅）管道連接的封頭結(jié)構(gòu)（c）1—法蘭；2—接管；3—封頭體接管與外部管道采用法蘭連接的封頭結(jié)構(gòu)

封頭二、結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)2023/2/3典型的封頭/接管形式封頭二、結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)2023/2/3零件-封頭封頭二、結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)2023/2/325二、結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)2023/2/326板束體與封頭連接后二、結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)2023/2/3附屬部件附屬部件包括：支座、吊耳、隔熱等。支座支承換熱器的重量，支架與支座相連；支座根據(jù)需要設(shè)計(jì)成不同形式；如果絕熱，支座要考慮隔熱。吊耳為換熱器吊裝使用。鋁板翅式換熱器外面一般都要考慮隔熱。通常采用干燥珠光砂、礦渣棉或硬性聚胺脂發(fā)泡等法。二、結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)2023/2/3

基本結(jié)構(gòu)(實(shí)物)

二、結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)2023/2/3多板束體單元多板束單元是指由兩個(gè)或兩個(gè)以上的板束通過并聯(lián)焊接的方式連接成一體，組成的板束，以解決裝置需要與釬焊設(shè)備尺寸限制的矛盾。下圖為并聯(lián)焊接的方式連接為一體的板束。二、結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)2023/2/3多板束體單元1—板束體1

2—板束體2多板束組成的鋁板翅式換熱器單元結(jié)構(gòu)圖二、結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)2023/2/3板翅式換熱器組板翅式換熱器可根據(jù)需要進(jìn)行并聯(lián)或串聯(lián)形成換熱器組。鋁板翅式換熱器組是由兩臺(tái)或兩臺(tái)以上的鋁板翅式換熱器按不同的配管形式進(jìn)行組合（并聯(lián)或串聯(lián)）而構(gòu)成。并聯(lián)布置時(shí)應(yīng)注意換熱器間流量分配的均勻度。二、結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)2023/2/3板翅式換熱器組1—鋁板翅式換熱器單元體；2—連接發(fā)蘭；3—連接接管；4—單元體間連接管道鋁板翅式換熱器組的構(gòu)成示意圖二、結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)2023/2/3間壁式換熱器。介質(zhì)之間相互不混合緊湊式換熱器。單位體積的換熱面積一般在900～2000m2以上高效能換熱器。由于翅片的獨(dú)特結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)了流體的對(duì)流放熱系數(shù)；質(zhì)量輕。換熱器用鋁合金構(gòu)成，在相同工藝條件下，重量約為管式換熱器的1/10小溫差。鋁板翅式換熱器流體間的最小溫差可以小到1℃，熱端溫差可到1～3℃。2023/2/333二、結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)板翅式換熱器特點(diǎn)總結(jié)多股流同時(shí)換熱。同一板翅式換熱器中可以多達(dá)13股流同時(shí)進(jìn)行熱交換，并可以根據(jù)工藝的需要從不同的溫度點(diǎn)抽出。低溫裝置多用。鋁板翅式換熱器由鋁合金構(gòu)成，多用于低溫，高溫用于200℃以下；不耐蝕。由于鋁合金不耐蝕，故對(duì)鋁合金有腐蝕的場(chǎng)合不能使用，主要是影響其使用壽命。易阻塞。由于翅片的節(jié)距多為1mm～4.2mm之間，所以介質(zhì)中不能有固體雜質(zhì)，包括分子篩、珠光砂、管道鐵銹等。耐壓高。由于鋁板翅式換熱器采用釬焊工藝把翅片和隔板間緊緊地釬在一起，所以它承壓高。我們公司現(xiàn)在的大型板翅式換熱器可以到10MPa。2023/2/3342023/2/3351、設(shè)計(jì)

軟件：hysys（熱力計(jì)算）

muse（設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)尺寸）ansys（結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度校核）2、制造

零件制作、釬焊、總裝焊三、設(shè)計(jì)、制造過程Hysys流程設(shè)計(jì)三、設(shè)計(jì)、制造過程2023/2/3Hysys流程設(shè)計(jì)三、設(shè)計(jì)、制造過程2023/2/3Muse模擬設(shè)計(jì)三、設(shè)計(jì)、制造過程2023/2/3Ansys應(yīng)力校核三、設(shè)計(jì)、制造過程2023/2/32023/2/340三、設(shè)計(jì)、制造過程隔板與翅片釬焊前

(紅色為隔板兩側(cè)的釬料)隔板與翅片釬料熔化后

(翅片與隔板釬焊在一起)釬焊后兩層結(jié)構(gòu)示意圖釬焊三、設(shè)計(jì)、制造過程2023/2/3釬焊原理（擴(kuò)散過程）三、設(shè)計(jì)、制造過程2023/2/3真空鋁釬焊機(jī)理真空鋁釬焊技術(shù)是采用比鋁材熔點(diǎn)低的鋁合金作釬料，將焊件和釬料加熱到高于釬料熔點(diǎn)，但低于母材熔化溫度，液態(tài)釬料靠毛細(xì)管浸潤(rùn)作用在兩工件間微小間隙填充，與母材相互擴(kuò)散實(shí)現(xiàn)被焊工件連接的一種方法。三、設(shè)計(jì)、制造過程2023/2/32023/2/344真空釬焊的優(yōu)點(diǎn)：①加熱溫度低，因此基體金屬的物理化學(xué)性能不發(fā)生影響或影響很?、诳蓪?fù)雜零件的千萬條焊縫一次焊成③零件變形小，容易保證組合件的尺寸④真空環(huán)境下加熱有利于去除工件表面的油脂及氧化膜，焊后零件表面光亮度高⑤無需釬劑，焊后無需清洗⑥釬焊和淬火（或某些熱處理）可同時(shí)進(jìn)行鋁合金釬焊工藝的特點(diǎn)和難點(diǎn)由于鋁合金具有獨(dú)特的物理化學(xué)性能，在釬焊過程中會(huì)產(chǎn)生一系列困難和特點(diǎn)：鋁的化學(xué)性能較活潑，與氧的親和力很強(qiáng)。常溫空氣中，鋁與氧結(jié)合會(huì)生成致密的AL2O3薄膜，厚度可達(dá)0.1μm。該氧化膜非常致密，其熔點(diǎn)也高達(dá)2050℃，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了鋁合金的熔化溫度；同時(shí)，它還會(huì)阻礙金屬之間的良好結(jié)合，易形成夾渣和氣孔，因此鋁合金的焊前處理和在加熱狀態(tài)下防止或減少氧化膜的形成非常重要。所以在釬焊過程重尤其在釬料熔化的工藝段保持爐內(nèi)較高的真空度，以及采取工藝措施在釬焊過程中減少氧化膜的形成或去除氧化膜就非常必要。三、設(shè)計(jì)、制造過程2023/2/3鋁合金釬焊工藝的特點(diǎn)和難點(diǎn)由于鋁基釬料的熔化溫度與主體鋁合金的熔點(diǎn)只相差50～80℃，操作空間較小，合理選擇釬料和確定釬料的熔化區(qū)間，同時(shí)釬料與基體金屬要有良好的濕潤(rùn)性正確選擇釬焊溫度和保溫時(shí)間對(duì)于形成良好的釬焊接頭、提高接頭強(qiáng)度非常重要釬焊元件尺寸精度要求高：如翅片加工尺寸公差根據(jù)我們經(jīng)驗(yàn)就控制在±0.03mm、裝配質(zhì)量/間隙同時(shí)也要得到嚴(yán)格的控制。三、設(shè)計(jì)、制造過程2023/2/3換熱器車間主要設(shè)備翅片成型設(shè)備翅片高度檢驗(yàn)設(shè)備清洗流水線封閉的無塵裝配車間大型真空釬焊爐四、生產(chǎn)設(shè)備2023/2/3自動(dòng)高精度翅片成型設(shè)備四、生產(chǎn)設(shè)備2023/2/3翅片高度檢測(cè)設(shè)備四、生產(chǎn)設(shè)備2023/2/32023/2/350四、生產(chǎn)設(shè)備2023/2/3成型后的翅片2023/2/351四、生產(chǎn)設(shè)備成型后的導(dǎo)流片清洗流水線（1）四、生產(chǎn)設(shè)備2023/2/3清洗流水線（2）四、生產(chǎn)設(shè)備2023/2/3封閉的無塵裝配車間四、生產(chǎn)設(shè)備2023/2/3大型真空爐釬焊爐（1）四、生產(chǎn)設(shè)備2023/2/3大型真空爐釬焊爐（2）四、生產(chǎn)設(shè)備2023/2/3主要生產(chǎn)設(shè)備2023/2/357釬焊控制室四、生產(chǎn)設(shè)備2023/2/3主換熱器過冷器主冷膨脹后換熱器提氬系統(tǒng)的冷凝蒸發(fā)器59五、使用場(chǎng)合、國(guó)內(nèi)外產(chǎn)品簡(jiǎn)單情況常規(guī)空分裝置2023/2/360主換熱器過冷器2023/2/3氧液化器氮液化器過冷器61氧氮液化裝置2023/2/32023/2/362天然氣處理裝置天然氣液化裝置石化產(chǎn)品（例如乙烯裝置）致冷系統(tǒng)（如氟里昂冷卻器、空調(diào)的油散熱器）工程設(shè)備（油散熱器）2023/2/363其他應(yīng)用場(chǎng)合2023/2/364石油天然氣領(lǐng)域2023/2/365冷箱安裝中的散熱器2023/2/366工程機(jī)械領(lǐng)域油散熱器2023/2/3672023/2/32023/2/368冷箱現(xiàn)場(chǎng)云南CO