翅片式换热器——一本老书

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1984《板翅式换热器》王汉松
+ g7 K/ z: e9 v/ ~$ O) D4 ]+ n* v目录
第一章板翅式换热器的概况1
: D* {4 D! \5 j7 u- J第一节板翅式换热器的发展概况1
第二节 板翅式换热器的特点5
第三节 板翅式换热器在工业上的应用7
第四节 翅片的基本参数和翅片的代号12
第五节 板翅式换热器的结构14
5 D. h) N& a7 c& l" g7 D$ x3 S3 c' t/ b参考文献40
第二章 板翅式换热器的设计计算41
第一节 翅片的传热过程的分析41
# u5 [. i& T( m( A" S第二节 翅片效率和表面效率43
1 A! E; R0 `$ d& |! }% m  [+ e第三节 翅片的传热方程式53
) ?. @+ m, `- b# k/ w! x2 e) J第四节 多股流换热器的处理55
第五节 传热单元数法60
第六节 传热平均温差△tm的计算66
第七节板翅中流体的给热系数74
8 ?- {' Q5 W9 I+ ?' M第八节板翅式换热器的通道排列101
" L! V# S  h9 v% j# ?9 M第九节 板翅式换热器单元尺寸的决定和设计步骤107
9 b1 U7 Q  _9 a& q9 C例题108
# U4 {9 b1 }+ w% w" d7 t参考文献136
* T' g0 n# M6 P+ ?6 N/ W第三章 板翅式换热器的电子计算机传热计算138
第一节多股流板翅式换热器的数学模型138
; `2 [* {! r- k! g第二节,多股流电子计算机计算的实例与主框图151
. O# {% t  @3 ]' o, y) O2 M第三节 考虑冷损的多股流计算153
第四节冷热流体通道间隔排列155
! I$ w: l" z7 }* ]: x" b参考文献160
第四章 板翅式换热器的流体流动阻力161
, r3 v2 F0 ^+ R# a: t0 r参考文献176
& A" }# r7 s: I/ A1 l9 A* R! i4 K第五章 材料与制造工艺及其它177
) Q$ B0 U6 A# S2 O. w第一节 材料177
$ X7 K& Y8 r: l' f# q. I" J4 j; m第二节·板翅式换热器的制造工艺概述181
) J" S' E0 e" i8 _# \第三节 翅片成形和焊前清洗184
第四节 元件组装185
第五节 预热和钎焊189
! g  ^" }$ Q" g* o第六节 焊后清洗及钝化196
第七节 总装、封头焊接、检查、试验、修补与防护197
3 [) Q2 r7 ^: A第八节 强度计算200
, S" b+ H' y: k$ d  O第九节 板翅式换热器的存放、搬运、管道和接管的现场切割与焊接及操作说明203
第十节 板翅式换热器的保冷207
3 `! L: E" Y, j; E6 i0 y4 j参考文献213
附录一 表214
% n( i4 t& l- U: z: e附录二 图223
. R: Y( N3 P0 h! I7 t" M' t参考文献246
% F$ @5 U9 y" g

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1984手册提到耐压没有管式的高，容易堵塞的场合不适用。目前耐压提高了，40bar的场合也可以用，易堵难洗的问题还没解决吧

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书中第49页内容：从式(2-4) (2-18)和式(2-19)可以看到影响翅片效率的因素有：
" C4 W- O& v2 Z: n5 l; h" r* w) v（1）翅片定性尺寸b 越小，或者翅片高度L越低，则热阻越小,tm→tw,翅片效率n越大,所以单叠布置的翅片效率高于复叠布置。（单叠布置是一个冷通道与一个热通道间隔排列,复叠布置是两个冷通道或热通道间隔几个热通道或冷通道的排列)。
) c" g* w: N4 N  F8 z" Q(2)翅片越厚,热阻越小,tm→tw, ηf就越大。
0 r# N/ b& J" L9 j) h(3)翅片与流体之间的给热系数越小,则沿翅片表面的散热量亦越小, tm→tw, ηf就越大。
(4)翅片材料的导热性越好,即导热系数入越大,则翅片表面的平均温度tm越趋近于根部温度tw(即tm-tw)，翅片效率ηf就越高。
为保证翅片的高效率和使翅片发挥有效的作用，根据上述概念,可得出当给热系数大时,采用低而厚的翅片,反之,采用高而薄的翅片。
2 u8 h# r  g; g当参加换热的二种流体的给热系数相差较大时,可以采取给热系数小的一侧A用两个通道,而给热系数大的一侧B用一个通道,即AABAABAAB……的复叠布置形式。
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表面效率的物理意义是：把二次传热面和一次传热面等同看待（总的传热面就等于一、二次传热面相加)，而传热温差都等于一次传热面的传热温差tw-T时对总传热面积所需打的折扣。由于F2/Fo总是小于 1，所以表面效率η0总是大于翅片效率ηf。同理，翅片效率ηf越高，则表面效率η0也就越大。在工程设计中有时为了计算方便和安全起见，把翅片效率ηf当做表面划效率η0,尽管可以这样简化处理,但两个效率的概念是不同的,一个是对二次传热面而言,一个是对全部表面而言,要注意这两者的区别。表面效率和翅片的几何参数及给热系数的关系见图2-7。

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"第三节 翅片的传热方程式P53
6 O- @* [# q6 `; y从上面的推导中，可看出：
: i7 Y- p! S$ q$ E5 v  \. k(1)忽略了平隔板的导热热阻,认为热通道和冷通道的壁面温度相等,实际上隔板的热阻是很小的。
(2)传热方程和传热系数具有和一般换热器相同的形式,所不同的仅在于公式中引进了表面效率η0,这是考虑了板翅式带有扩展二次传热面的特点。
(3)传热系数是与通道面积相对应的,热通道的传热系数必定要和热通道的面积相对应,冷通道的传热系数必定要和冷通道的面积相对应。"目前还没有讲到热流体和冷流体沿程温度变化对换热量的影响。

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第五节 传热单元数法60
- {- e# ^9 y' o/ X/ F8 j. o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：
Q=Ch(Th,i-Tho)=Cc(Tc,o-Tci)      (2-40)
式中:
Q—传热量〔千卡/小时〕；
K-是对应于热通道或冷通道的总传热系数, 〔千卡/米2·小时·℃〕；
F0--是对应于热通道或冷通道的总传热面积, 〔米2〕;
△tm——对数平均温差。
Ch-—热流体水当量，〔千卡/小时·℃）
Cc--冷流体水当量，〔千卡/小时·℃〕。
8 P: h3 I) @$ g) q! ]T下标： i—表示流体进口；o——表示流体出口。
流体水当量C下标：h—表示热流体；c——表示冷流体。
& R1 z( B& `  _. O& P. m) CC=WCp,
式中:
% v  J1 P5 z' o! wW--流体的重量流量,〔公斤/小时〕;
# B! M+ \8 W; z6 YCp-—流体比热，〔千卡/公斤·℃)
很明显,同样的传热量时小的流体水当量对应于大的温度降.因为Q=KF0Δtm=CminΔtmax
$ G+ X7 E& [8 j4 u) K- n9 NK-是对应于热通道或冷通道的总传热系数, 〔千卡/米2·小时·℃〕；
3 `' t6 f" o( O1 R8 [% SF0--是对应于热通道或冷通道的总传热面积, 〔米2〕;
$ G/ F: Q* M* _- f/ R8 uΔtm-对数平均温度差, (℃)，Δtm的计算见第六节
Cmin一最小的流体水当量（即冷热两流体中Ch、Cc较小的一个），〔千卡/小时·℃)
; @. d/ ?: I  g; z# p6 j* J传热单元数Ntu=KF0/Cmin=Δtmax/Δtm    (2-41)
下面再引入一个无因次值,即换热器效率用ε来表示,其值为换热器内所利用的热量Q与给定初始温度下能从热流体中获得的最大热量Qmax的比。当Cc<Ch时
ε=(Tc,o−Tc,i)/(Th,i−Tc,i)     （2-44）
这是实际冷流体出口和进口温差与假想的冷流体出口达到可热流里相等时的温差的。关键是实际温差能达到多少如何求得。
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从图2-8到2-12ε与Cmin/Cmax及Ntu的关系，结合计算式可看出下列几点:
(1)对于所有水当量比来说,当Ntu增大时,则效率也增大。
4 o, d0 ~7 A& b% R* g, j/ I# |- n(2)当Ntu一定时,水当量比愈小,则效率愈高。
$ M+ L, Z  J2 M2 a( z(3)在并流和逆流的情况下,当Cmia/Cmax=0时,其效率的方程为: e=1-e^(-Nu),因此在水当量比趋于0的情况下,热交换器的效率和流体的流动形式无关(如逆流、并流和错流等)。但是当Cmin/Cmax=1时,流动形式对效率ε影响最大。
2 d# d+ d  l# s( [- y7 i方程式(2-48)的两种极限情况,即Cmia/Cmaz=0和Cmia/Cmax=1的情况,对于燃气涡轮热交换器的设计具有特殊的意义,前者与水冷式中间冷却器的情况相近似,这是由于水的水当量远远大于空气的水当量。
当通道数和通道的排列决定后,用传热单元数法做设计时可按下列步骤：
$ Z* m% P0 ?! ^( K) P(1)计算传热表面的几何特性和物性参数。
0 `& c3 B( a  Y' ^% f& R* M(2)计算准数Re、 St及Pr,并查图得j和f因子。
! w8 k0 O4 m& [/ e; _% e（3）计算给热系数α。
$ N: b, R/ e$ u(4)计算翅片效率ηf和表面效率η0。
, X" X2 Y4 u. W9 F(5)计算传热系数K。
) L+ `3 R5 X4 n- O, q$ n(6)求得Cmin/Cmax和ε后,根据流体流动形式从附录表2~6查得Ntu (或者从图2-8至2-12查得)。
# o, u- z; m! D2 D4 y( m1 @, m(7)根据式(2-41)得传热面积F。。
2 E# B. L1 F# C7 b  V（8）计算流体阻力。
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《10～13MPa高压板翅式换热器的研制》杭氧写的

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第七节板翅中流体的给热系数74
给了2-57到2-61公式和根据雷诺准数按《紧凑型热交换器》1964图查传热银子j后，作者给了如下提示“]应当指出,在进行板翅式换热器的设计时,不仅应当根据翅片形式、翅片参数,而且要根据制造厂所提供的雷诺准数Re与传热因子j、雷诺准数Re和摩擦系数f的关系图,查得j和f值,进行传热和流体阻力计算。虽然翅片的形式和参数都相同，但由于不同工厂生产的翅片，加工方法与制造精度不同，翅片的毛刺、切开、翅片的变形等情况也不相同,都会引起j、f值的较大变化。因此工厂生产的换热器，都应当根据该厂提供的Re与j, Re与f的关系图进行换热器的设计,否则将会引起误差”。

辉哥06

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