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②紧凑。因大部分热量是经翅片通过平板传递,设备单位体积的传热面积可达1500米2/米3。
③重量轻。传热面积相同时,重量近于管壳式换热器的 1/5。④坚固。因板束为一整体件而且翅片在两平板间起支承作用,故可承受较高的工作压力。此外,还可在同一设备中实现多种流体同时换热。但板翅式换热器通道狭小、易堵塞,清洗维修较困难,制造工艺较复杂。它大多用铝合金制造,也可用铜、不锈钢和钛等。由于铝具有良好的低温性能、重量又轻,故铝制板翅式换热器特别适用于制氧、乙烯和氦液化等深低温设备,也可用于动力装置中。铝制板翅式换热器一般用于设计压力小于 6.3兆帕、设计温度为+200~-270℃的场合。
1.表面特性及选择
板翅式换热器中的传热过程主要是通过翅片来完成的。美国斯坦福大学的Kays和London等人对紧凑表面进行了较系统的实验研究,总结出40多种翅片形状的板翅式换热器传热和阻力关联式。Shah对平直翅片的研究表明,宽高比较大的矩形通道流道品质(j/f)优于三角形(正弦形)通道。Joshi和Webb对锯齿翅片的表面特性进行了研究,提出了一系列关联式。锯齿翅片传热特性随切开长度而变化[1],切开长度越短,传热性能越好,但压降也增加。Goldstein 和Sparrow应用传质模拟方法对波纹翅片进行了试验研究,发现对低Re层流(25%, Re=1000),波纹翅片引起传热强化很少,而对低Re湍流具有明显的强化效果(200%,Re=600~800)。多孔翅片亦属于高效翅片,Shah通过多种多孔翅片表面传热、压降和流动特性试验,提出了一些可供设计参考的结论。
总之,可供使用的多种翅形j因子和f因子数据已有不少,但可供设计计算使用的拟合关联式却很有限。因此,应用计算流体力学(Computational fluid dynamics,简称CFD)、流动可视化技术和模拟测试来研究翅片流动和传热的本质,并建立j因子和f因子数据库将是今后十分重要的工作。
表面选择一般可从定性分析和定量分析来考虑,定量分析方法基本上可分为筛法和性能比较法,性能比较法适用于管翅式换热器,而筛法则用于板翅式换热器。筛法每次只考虑流体一侧,在给定压降时,根据最小迎风面和最小换热面积(或体积)来选择最佳表面。