铝制板翅式换热器设计研究
铝制板翅式换热器设计研究
【摘 要】铝制板翅式换热器是一种新颖换热器，具有传热高效、紧凑、轻巧等特点，已在工业领域得到广泛应用。本文结合实践经验，就铝制板翅式换热器的设计进行了研究，具体包括了换热器设计参数、材料选用及结构设计方面的内容，给出了设计过程中的相关注意事项，可供设计人员参考交流。
【关键词】铝制板翅式换热器；设计参数；注意事项
铝制板翅式换热器是用于固定螺杆压缩机的换热器，铝制板翅式换热器是一种以翅片为传热元件的新颖换热器具有传热效率高、体积小、结构紧凑、适应性大、重量轻等特点，并可设计成多达十多股流体同时换热的特殊用途的换热气，其单位体积传热面积可达1860m2/m3。目前已在石油化工、航空航天、电子、原子能、武器工业、冶金、动力工程和机械等领域得到广泛应用，取得了显著的经济效益。近年来， 铝制板翅式换热器的设计理论、制造工艺、开拓应用的研究方兴未艾， 特别是一些新技术的渗透，使其进入了一个新的发展时期。下面，本文就铝制板翅式换热器的设计进行相关研究。
1.铝制板翅式换热器整体结构
铝制板翅式换热器芯体由隔板、翅片和封条3部分组成。在相邻两隔板之间放置翅片及封条，组成一夹层，称之为通道。对于高压板翅式换热器，由于承受的压力较高，隔板与翅片、封条的钎焊要求也比较高，隔板的复合层要比低压换热器隔板的复合层厚，封条的宽度也需相应增加。按ASME规范第八卷第一分册UG-101的规定，凡容器或容器部件的强度难以准确计算时，其最大许用工作压力可按试样爆破压力来确定。板翅式换热器芯体由于结构复杂， 钎焊缝的检查受到结构限制，不可能进行无损检测和其他检查，也无法做强度核算，所以只能通过试样的爆破试验来确定。按ASME规范规定，试样的爆破试验压力应是最大许用工作应力的3～5倍，且以翅片母材拉伸断裂为合格标准。对于铝制板翅式换热器，其翅片的最大许用工作压力相应提高。为了达到这一要求，应选择性能较好的翅片材料，同时增加翅片的厚度。
2.换热器设计参数
热流体：介质为甲烷，设计压力4.95MPa，进口工作温度40℃，出口工作温度16℃，设计温度150℃，传热系数2400W/m2·K；
冷流体：介质为三元冷剂，设计压力2.6MPa，进口工作温度10℃，出口工作温度21.5℃，设计温度65℃，传热系数1900W/m2·K。
换热器为逆流换热形式，由于工作时甲烷进口温度有可能出现温度瞬间上升到一百多摄氏度的情况，故热流体的设计温度最终取为150℃。由于假设温度的提高，极端情况下，换热器热端冷热流体的温度分别为21.5℃和150℃，经过简