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板翅式换热器及设计中的选型计算方法


板翅式换热器及设计中的选型计算方法 摘要:该文介绍了板翅式换热器的性能及在空分领域的应用,也 简要列举了学生设计中对板翅式换热器的初步选型计算方法, 用实例 说明其不同的设计思路。因篇幅所限没能列出完整过程。 关键词:板翅式换热器 工艺设计计算 空分 Abstract:This paper introduces the performance of plate fin heat

exchanger and its application. It briefly lists the design calculation method to illustrate the different design ideas with examples. Keywords:plate fin heat exchanger design calculation air separation 翅式换热器是目前空分装置主换热系统普遍采用的换热器形式。 本学期学生毕业设计选择的课题是万立氧空分装置主换热器的工艺 设计与选型计算。在指导毕业设计中,查阅相关资料后发现有关板翅 式换热器的设计选型计算与通常的管壳式换热器的设计计算思路、 方 法完全不同。它的设计计算方法很复杂,很多部分超出了学生知识范 围,因此只好假定一些条件,让学生模仿性的简化设计计算。下面仅 简单的介绍一下板翅式换热器和设计中相应的计算方法。 1 板翅式换热器 通常由隔板、翅片、封条、导流片组成。在相邻两隔板间放置翅 片、导流片以及封条组成一夹层,称为通道,将这样的夹层根据流体 的不同方式叠置起来,钎焊成一整体便组成板束,板束是板翅式换热 器的核心,配以必要的封头、接管、支撑等就组成了板翅式换热器。 2 板翅式换热器怎样实现几股气流之间的换热 可逆式换热器的冷段一般是氧、纯氮、污氮、环流四股冷流体和 一股热流体(空气)之间的换热。各股流体的流量、密度不同,它们的 通道数也不相同。 在换热器组装时, 按不同流体的通道数分配, 把冷、 热流体的通道相间布置。 在通道的两头利用导流片改变流体的流动方 向,把同一股流体的出口和入口分别集中在某一侧。 通常,冷、热流体采用逆流或错流布置。然后再接上封头,把同 一种流体的各个通道集中起来,再焊接好相应的管道,即可实现几股 气流之间的换热。 3 铝制板翅式换热器性能 由于翅片的特殊结构,使流体在通道中形成强烈的紊动,就使热 阻边界层不断破坏,从而有效地降低了热阻,提高了传热效率。另外 板翅式换热器的结构比较紧凑,单位体积的传热面积,一般要比列管 式换热器热效率大 5 倍以上,每一外壳容积为 1?m3 时,其传热面积 为 160?m2 左右。 板翅式换热器较轻巧而牢固,由于翅片很薄,一般为 0.2 ~ 0.3?mm,而由于结构紧凑、体积小,一般有用铝制造,因而重量很 轻, 同时, 翅片既是主要的传热表面, 又是两隔板的支撑, 故强度高。 板翅式换热器适应性强,在同一设备内可允许有 2~9 种介质换热, 且可用于气体—气体、气体—液体、液体—液体之间的热交换。 4 设计计算方法 4.1 对换热过程的简化 计算换热器的传热温差是研究换热器换热过程的基本内容之一。 设计中仅计算从液氧开始汽化到复热至常温出主换热器这一段的温 差,在液氧开始汽化前,认为同一截面上液氧与纯氮气、污氮气温度 相等,这种情况下根据冷、热流体间的热量平衡方程式就能计算了。 设计中把换热器内同一截面高压空气温度与低压空气温度始终 认为相等,纯氮气温度与污氮气温度也始终相等,这样就将换热器简 化为

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