空气分离基础知识专题讲座二
2. 热流量Φ的计算http://www.cngspw.com/cngspwad/images/189821462536.gif（1）流体在换热器中不发生相变（忽略冷损）①用换热器前后流体的温度变化来计算 流体吸收热流量应等于热流体放出热流量Φ-W1cp1（t1ˋ-t1ˋˋ）=W2CP2（tˋ1-t2ˋˋ）
（W）式中 W1W2-热、冷流体的质量流量（kg/g）；
cp1、cp2-热、冷流体的定压比热容；
tˋ1、tˋ1-热、冷流体进换热器温度（K）
t2ˋˋ、t2ˋˋ-热、冷流体出换热器温度（K）②用换热器前后焓值的变化来计算（图1-30）φ=W1（h1ˊ-h1ˊˊ）=W2（h2ˊˊ-h2ˊˊ）（W）图1-30换热器物流示意图
式中h1ˊ、h2ˊ--热、冷流体进换热器时的比焓值（J/kg）h1ˊˊ、h2ˊˊ--热、冷流体出换热器时的比焓值（J/kg）（2）流体在换热器过程中发生相变时（忽略冷损）Q=Wr
（J）式中 W—流体（蒸发或冷凝的质量流量）（kg/s）r—流体的汽化潜热（J/kg）流体在换热过程中冷损必须考虑时
冷、热流体进行热交换时，若工作温度比周围环境低，有小部分热量由外界传入换热器，称为冷量损失（Q冷损）。这时传热量为Q=Q冷=Q热+Q冷损若冷、热流体进行热交换时，其工作温度比周围环境湿度高，使一部分热量散发到外界，称为热量损失（Q热损）这时传热量为Q=Q冷=Q热-Q热损应该特别注意：Q值是指通过换热器进行热交换的总量。考虑周围环境湿度的影响，可提高热交换器设计计算的精确性，这一点对空分设备低温换热器尤为重要。1.7.3
换热器的种类1. 盘管式换热器http://www.cngspw.com/cngspwad/images/189821462537.gif图1-31盘管式主热交换器（液空过冷器）图1-31为盘管式热交换器，用于高压空气和低压氧、氮之间热交换，以复热氧、氮，冷却空气，达到回收装置冷量的目的。高压空气在盘管内通过，低压氧、氮分别在两个相邻隔层的管间流过，这样安排除了出于强度考虑外（管内承压能力高，管外承压能力低），还由于高压流体在截面较小的管内流动，易于控制流速，使之能在传热和阻力均较合适的数值下工作。低压气体在管外流通截面积较大，流速较小，阻力损失小，可以保证在允许的阻力损失范围内有效参入热交换。空气和氧、氮流向按逆流布置，使得有较大的传热温差。2. 列管式换热器冷凝蒸发器（简称主冷）是发生相变的换热器。它借助于从上塔下流液氧的蒸发，来冷凝由下塔上升的氮气。产生的氧、氮产品除一部分作产品输出外，主要保证分镏塔工况的正常运转。http://www.cngspw.com/cngspwad/images/189821462538.gif图1-32主冷凝器结构示意图冷凝蒸发器有板翅式、列管式和盘管式三种结构形式。列管式冷凝蒸发器又可分为两种：一种是液氧在管间沸腾、气氮在管内冷凝；另一种是气氮在管间冷凝、液氧在管内沸腾。第一种类型的冷凝器列管长度不超过1~1.2m。如果列管过长则管间液氧柱的静压将使液氧层下部液氧沸点升高，引起冷凝蒸发器温差减小，或者下塔压力升高。前者使传热恶化，后者使装置能耗增加。因此列管都比较短，故又称短管式冷凝蒸发器。第二种冷凝蒸发器由于液氧在管内沸腾，形成气、液两相混合物，这种气、液混合物的密度较小因而即使管长达到2.5~3.6m，液柱静压的影响也不大，这种冷凝蒸发器又称长管式冷凝器。3. 板翅式换热器 板翅式换热器是一种新型紧凑式热交换器，我国从70年代研制成功并应用于大型空分设备，现己普及到石油化工、制冷、动力机械和国防工业等领域。在制造技术和产品质量已达到国际水平。http://www.cngspw.com/cngspwad/images/189821462539.gif图1-33板束结构
（1）板翅式换热器的特点①传热效率高 由于翅片对流扰动，强化了传热。强制对流空气放热系数35~350W/（m2.K），强制对流放热油系数110~1700
W/（m2.K），水的沸腾放热系数1700~34000W/（m2.K）。②结构紧凑 单位体积传热面积比列管式大5倍以上，一般可达到1500~2500m2/m3。③轻巧而牢固 由于翅片和隔片都很溥，通常又采用铝合金制造，重量轻，仅为列管式换热器的1/10左右。④适应性大 能适用于多种介质之间换热，且可作气-气，气-液，液-液之间热交换，也可作冷凝和蒸发。⑤经济性好 由于紧凑、体积小、又采用铝合金制造，大大降低了投资费用，成本约列管式的50℅。板翅式换热器被广泛地应用在空分设备中。它的设计制造水平以及采用的广泛程度，也成为衡量空分设备制造水平的重要标志。当前大型空分设备的特点之一，是全部换热器设备采用板翅式。由于采用了上述手段使设备热容量减小，起动时间缩短，切换周期延长，切换损失减少，降低了能耗，提高了经济性。（2）板翅式换热器的基本结构板翅式换热器的板束由翅片、导流片、封条和隔板等部分组成。如图1-33所示，在相邻二隔板之间放置翅片、导流片、封条组成一个通道，对其进行不同的叠积和适当的排列，钎焊成整体就可以得到常用的逆流、错流、错逆流板翅式换热器板束如图1-34。http://www.cngspw.com/cngspwad/images/189821462540.gifa逆流板翅式换热器
b错流板翅式换热器
c错逆流板翅式换热器图1-34板束流向示意图在板束两端配置适当的流体出入口封头（或集合器）组成一个完整的板翅式换热器。这种换热器的隔板为一次传热面，而翅片为二次传热面。翅片是板翅式换热器的基本元件之一，传热过程主要是依靠翅片来完成的。翅片还起着两隔板之间的支撑作用，所以尽管翅片和隔板的材料都很薄，且能承受较高的压力。翅片的厚度通常是0.2~0.6，隔板的厚度一般为1~2。翅片常用的有平直、锯齿、多孔三种型式，根据节距和高度的不同又有20种规格，其参数见下表。翅片选择，需根据最高工作压力、流体性能、允许压降、流量和不同换热要求等因素来考虑。一般在放热系数大的场合，选用翅片较低、较厚为宜；放热系数小的场合，选用翅片较高、较薄为宜。平直翅片的放热系数和压力损失较小；锯齿翅片比平直翅片的放热系数高30℅以上，且有利于水分和二氧化碳的冻结和清除；多孔翅片上孔洞使热阻边界层不断发生断裂，可提高传热性能，这种翅片常在流体进口分配段有相变（沸腾和冷凝）的场合；波纹翅片能增强流体的扰动，且可承受较高的工作压力，常用于乙烯深冷分离的热交换器中。
翅片型式 翅高H （mm） 翅厚t （mm） 翅距p （mm） 当量直径 De（mm） 通常截面积 fi（m2） 总传热面积 Fi（m2） 二次表面占 总面积之 比例（F2/F0） 用途
平直形 9.5 0.2 1.4 2.12 0.00797 15.0 0.885 气
9.5 0.2 1.7 2.58 0.00821 12.7 0.861 气
9.5 0.2 2.0 3.02 0.00837 11.1 0.838 气
6.5 0.3 2.0 2.67 0.00527 7.9 0.758 液、冷凝、蒸发
4.7 0.3 2.0 2.45 0.00374 6.1 0.722 液
锯齿形 9.5 0.2 1.4 2.12 0.00797 15.0 0.885 气
9.5 0.2 1.7 2.58 0.00821 12.7 0.861 气
6.5 0.2 2.0 2.80 0.00567 8.1 0.778 液、冷凝、蒸发
4.7 0.3 2.0 2.45 0.00374 6.1 0.722 液
多孔形 6.5 0.2 1.4 2.02 0.00540 10.26 0.833 液、冷凝、蒸发
6.5 0.2 1.7 2.42 0.00556 8.81 0.800 液、冷凝、蒸发
6.5 0.3 2.0 2.67 0.00527 7.28 0.766 液、冷凝、蒸发
4.7 0.3 2.0 2.45 0.00374 5.66 0.696 液
常用翅片特性参数表式中：当量直径De=http://www.cngspw.com/cngspwad/images/189821462541.gif（翅片内距x=p-t，翅片内高y=H-t）。通道截面积是指有效宽度1m为每层通道的截面积。传热面积是指有效宽度为1m，有效长度为1m，每层通道的传热面积。通过上述基础知识的学习和了解，对深冷空气分离及分馏塔的基本理念和从理论上理解设备、流程将起到很好的作用。同时对提高实际操作技能也有非常大的帮助。实际制造过程的设计、工艺保证，还要复杂很多本章不作介绍。 谢版主分享有关资料。通过却读您的资料，对板翘式换热器有了一些初步了解，哈！ 回复 Jetcut 的帖子
哈哈，分享是应该的，大家一起进步。
这些方面国外已经走到了前面，如果你看到好的资料也分享一下
我倒是比较了解 摩丁的散热结构:victory:
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