板翅式換熱器及設(shè)計(jì)中的選型計(jì)算方法

板翅式換熱器及設(shè)計(jì)中的選型計(jì)算方法摘要：該文介紹了板翅式換熱器的性能及在空分領(lǐng)域的應(yīng)用，也簡要列舉了學(xué)生設(shè)計(jì)中對(duì)板翅式換熱器的初步選型計(jì)算方法，用實(shí)例說明其不同的設(shè)計(jì)思路。因篇幅所限沒能列出完整過程。關(guān)鍵詞：板翅式換熱器工藝設(shè)計(jì)計(jì)算空分Abstract：Thispaperintroducestheperformanceofplatefinheatexchangeranditsapplication.Itbrieflyliststhedesigncalculationmethodtoillustratethedifferentdesignideaswithexamples.Keywords：platefinheatexchangerdesigncalculationairseparation翅式換熱器是目前空分裝置主換熱系統(tǒng)普遍采用的換熱器形式。本學(xué)期學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)選擇的課題是萬立氧空分裝置主換熱器的工藝設(shè)計(jì)與選型計(jì)算。在指導(dǎo)畢業(yè)設(shè)計(jì)中，查閱相關(guān)資料后發(fā)現(xiàn)有關(guān)板翅式換熱器的設(shè)計(jì)選型計(jì)算與通常的管殼式換熱器的設(shè)計(jì)計(jì)算思路、方法完全不同。它的設(shè)計(jì)計(jì)算方法很復(fù)雜，很多部分超出了學(xué)生知識(shí)范圍，因此只好假定一些條件，讓學(xué)生模仿性的簡化設(shè)計(jì)計(jì)算。下面僅簡單的介紹一下板翅式換熱器和設(shè)計(jì)中相應(yīng)的計(jì)算方法。1板翅式換熱器通常由隔板、翅片、封條、導(dǎo)流片組成。在相鄰兩隔板間放置翅片、導(dǎo)流片以及封條組成一夾層，稱為通道，將這樣的夾層根據(jù)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，配以必要的封頭、接管、支撐等就組成了板翅式換熱器。2板翅式換熱器怎樣實(shí)現(xiàn)幾股氣流之間的換熱可逆式換熱器的冷段一般是氧、純氮、污氮、環(huán)流四股冷流體和一股熱流體(空氣)之間的換熱。各股流體的流量、密度不同，它們的通道數(shù)也不相同。在換熱器組裝時(shí)，按不同流體的通道數(shù)分配，把冷、熱流體的通道相間布置。在通道的兩頭利用導(dǎo)流片改變流體的流動(dòng)方向，把同一股流體的出口和入口分別集中在某一側(cè)。通常，冷、熱流體采用逆流或錯(cuò)流布置。然后再接上封頭，把同一種流體的各個(gè)通道集中起來，再焊接好相應(yīng)的管道，即可實(shí)現(xiàn)幾股氣流之間的換熱。3鋁制板翅式換熱器性能由于翅片的特殊結(jié)構(gòu)，使流體在通道中形成強(qiáng)烈的紊動(dòng)，就使熱阻邊界層不斷破壞，從而有效地降低了熱阻，提高了傳熱效率。另外板翅式換熱器的結(jié)構(gòu)比較緊湊，單位體積的傳熱面積，一般要比列管式換熱器熱效率大5倍以上，每一外殼容積為1?m3時(shí)，其傳熱面積為160?m2左右。板翅式換熱器較輕巧而牢固，由于翅片很薄，一般為0.2～0.3?mm，而由于結(jié)構(gòu)緊湊、體積小，一般有用鋁制造，因而重量很輕，同時(shí)，翅片既是主要的傳熱表面，又是兩隔板的支撐，故強(qiáng)度高。板翅式換熱器適應(yīng)性強(qiáng)，在同一設(shè)備內(nèi)可允許有2～9種介質(zhì)換熱，且可用于氣體—?dú)怏w、氣體—液體、液體—液體之間的熱交換。4設(shè)計(jì)計(jì)算方法4.1對(duì)換熱過程的簡化計(jì)算換熱器的傳熱溫差是研究換熱器換熱過程的基本內(nèi)容之一。設(shè)計(jì)中僅計(jì)算從液氧開始汽化到復(fù)熱至常溫出主換熱器這一段的溫差，在液氧開始汽化前，認(rèn)為同一截面上液氧與純氮?dú)?、污氮?dú)鉁囟认嗟?，這種情況下根據(jù)冷、熱流體間的熱量平衡方程式就能計(jì)算了。設(shè)計(jì)中把換熱器內(nèi)同一截面高壓空氣溫度與低壓空氣溫度始終認(rèn)為相等，純氮?dú)鉁囟扰c污氮?dú)鉁囟纫彩冀K相等，這樣就將換熱器簡化為三股流的換熱。4.2翅片的選擇板翅式換熱器由于流體的壓力很高，一般都選用多孔形翅片。參考實(shí)際空分裝置板翅式換熱器數(shù)據(jù)選?。轰X制6.35?mm×1.5?mm×0.5?mm多孔形翅片4.3翅片效率與表面效率高壓板翅式換熱器的翅片效率與表面效率由于流道布置方式的不同，其計(jì)算方法也有區(qū)別。（1）單疊布置的翅片效率與表面效率表面效率ηs：式中：F--總表面積；16500?m2，按2300?m2/m3,每個(gè)單元(5800×1100×1121)mm；Fb——?一次表面積；3000?m2；Ff——?二次表面積；13200?m2，以上數(shù)據(jù)是套用。（2）復(fù)疊布置的翅片效率與表面效率復(fù)疊布置中的單個(gè)通道的翅片效率及表面效率的計(jì)算方法與單疊布置的相同。復(fù)疊布置中復(fù)疊通道按下述方法處理。有效傳熱面為：設(shè)計(jì)中還做了板翅式換熱器中表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)及流體阻力的準(zhǔn)數(shù)關(guān)系；冷、熱流體相應(yīng)層數(shù)的統(tǒng)計(jì)；各股流體平均的傳導(dǎo)距離的計(jì)算；各股流體傳熱能力的計(jì)算；等等。以上幾項(xiàng)僅參考資料做模仿計(jì)算，篇幅有限這里不再詳細(xì)介紹。畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)是為學(xué)生提供一個(gè)綜合運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)解決相關(guān)專業(yè)實(shí)際問題的訓(xùn)練機(jī)會(huì)，不苛求精準(zhǔn)和嚴(yán)密的計(jì)算。能學(xué)會(huì)怎樣了解熟悉某個(gè)生產(chǎn)領(lǐng)域目前狀況、發(fā)展前景、市場經(jīng)濟(jì)形勢(shì)以及工藝裝置、生產(chǎn)流程等情況并掌握初步設(shè)計(jì)計(jì)算的方法就達(dá)到了教學(xué)目的。參考文獻(xiàn)[1] 閻振貴.板翅式換熱器翅片效率等問題的探討[J].設(shè)計(jì)制造,1994(1).[2] 毛央平,毛紹融.強(qiáng)化板翅式換熱器傳熱的有效途徑[J].杭氧科技,2006(4).[3] 閻振貴.板翅式換熱器翅片性能的比較和選擇[J].深診技術(shù)，2007(6).[4]