板翅式换热器讲解.ppt

板翅式换热器设计 Plate-fin Heat Exchanger 本章主要内容 所以： 同理得： 式中： -对应于热流体通道的总传热系数，W/m2?K -对应于冷流体通道的总传热系数，W/m2?K 前两式中忽略了污垢热阻和隔板的导热热阻，考虑以上因素后，可分别表示为： 式中： -冷流体的污垢热阻，m2?K/W -热流体的污垢热阻，m2?K/W -隔板的导热系数，W/m?K -隔板厚度，m (3)给热系数的计算 在板翅式换热器中，流体无相变时的给热系数，同样是通过实验研究最后整理成方程而求得的。 板翅式换热器中常用斯坦顿准数，其计算公式如下： 1）流体无相变时的给热系数 式中： -流体的给热系数，W/m2?K -斯塔顿准数（无因次） -流体的定压比热，J/kg?K -普兰特准数（无因次） -流体的质量流速，kg/m2?s -传热因子（无因次） 2）液体沸腾侧的给热系数 有关板翅式换热器的两相流给热系数的计算过去所做的工作较少，只能使用单管的计算公式来近似地计算冷凝、沸腾和多组分系统的给热系数。 所以液体在核态沸腾时，其给热系数可以按下式计算： 下标：表示液相，表示汽相。 (4)传热计算中的对数温差法和传热单元数法 1）对数温差法 在换热器的设计中，通常存在两种比较常用的设计方法，即对数平均温差法和传热单元数法。 对数平均温差法的传热方程如下： 对数平均温差是换热器设计中经常采用的方法，对于并流和逆流换热器均可使用下面的平均温差计算公式： 代表换热器两端温差中数值大的那一端温差 代表换热器两端温差中数值小的那一端温差 混流和错流流动的平均温差的计算要比并流和逆流复杂，但在附加一些简化的假设条件后，都可以用数学方法导出。 不过这些公式很繁杂，因而常将这些流动方式的流体进出口温度先按逆流算出平均温差，然后乘以考虑因其流动方式不同于逆流而引入的修正系数，即： 式中： 为按逆流方式计算得到的对数平均温差； 为修正系数。 值可根据辅助量P和R查工程图表来确定。 2）传热单元数法 对于板翅式换热器，不仅流体流动形式较多，而且经常出现多股流同时换热，当通道排列不对称时，各通道的温度分布也不相同，因此对数平均温差计算也就十分复杂。 用传热单元数法可以得出各种情况下的换热效率与传热单元数的关系，而不必计算对数平均温差。 在假设流体流量、比热和给热系数一定，只有显热变化，无冷损的情况下，有如下方程式： 流体水当量C用右式计算： 显见，小的流体水当量对应于大的温度降： 式中： -传热单元数（无因次）； -最小流体水当量， 即冷、热流体水当量，中较小的一个，W/K -某一流体的最大温度降，K -对数平均温差，K * * 二零零五年七月 一、绪论 二、板翅式换热器的结构 三、板翅式换热器的设计计算 四、板翅式换热器的流动阻力计算 五、板翅式换热器的强度计算 六、板翅式换热器的制造工艺 本章学习重点 （1）了解板翅式换热器的基本型式及结构 （2）能应用基本传热公式对板翅式换热器进行设计计算 § 3-1 绪论 1 发展概述 二十世纪三十年代，英国的马尔斯顿·艾克歇尔瑟（Marston Excelsior）公司首次开发出铜及铜合金制板翅式换热器，并将其用作航空发动机散热器。 此后，各种金属材料的板翅式换热器相继出现在工程应用中，唯以铝合金材料为主。 我国是从60年代初期开始试制的。首先用于空分制氧，制成了第一套板翅式空分设备。 近几年来，在产品结构、翅片规格、生产工艺和设计、科研方面都有较大发展，应用范围也日趋广泛。 2 优缺点－优点 传热效率高，温度控制性好 翅片的特殊结构，使流体形成强烈湍流，从而有效降低热阻，提高传热效率。其传热系数也比列管式换热器高5-10倍。 传热效率与功耗比低，可精确控制介质温度。 结构紧凑 传热面积密度可高达17300 m2/m3，一般为管壳式换热器的6-10倍，最大可达几十倍。 轻巧，经济性好 翅片很薄，而结构很紧凑、体积小、又可用铝合金制造，因而重量很轻(可比管壳式换热器降低80%)，故成本低。 可靠性高 全钎焊结构，杜绝了泄漏可能性。同时，翅片兼具传热面和支撑作用，故强度高。 灵活性及适应性大： 1）两侧的传热面积密度可以相差一个