板翅式换热器

铝制板翅式换热器介绍

1. 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1mm~4.2mm，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1mm~2mm。

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8~20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1mm～4.2mm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。

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