翅片式換熱器——一本老書

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1984《板翅式換熱器》王漢松
目錄
* F3 F# K8 Y& L. D" T第一章板翅式換熱器的概況1
第一節板翅式換熱器的發展概況1
, j  U$ f: i* x* h8 G" U第二節 板翅式換熱器的特點5
第三節 板翅式換熱器在工業上的應用7
第四節 翅片的基本參數和翅片的代號12
5 t9 d! v# K9 p第五節 板翅式換熱器的結構14
參考文獻40
5 U5 o/ |3 I% S/ J8 U3 H! n0 o  R; s第二章 板翅式換熱器的設計計算41
6 U3 d" {2 E8 a* D6 N( q3 @第一節 翅片的傳熱過程的分析41
第二節 翅片效率和表面效率43
第三節 翅片的傳熱方程式53
第四節 多股流換熱器的處理55
  ]+ x9 A2 u$ T9 d% L第五節 傳熱單元數法60
第六節 傳熱平均溫差△tm的計算66
# Y$ R! X) ^& |第七節板翅中流體的給熱系數74
- i& n; W( R1 M/ d( [第八節板翅式換熱器的通道排列101
第九節 板翅式換熱器單元尺寸的決定和設計步驟107
例題108
  W, F# X& i2 m- h: O( y參考文獻136
! x: T4 f" f: y0 ?( H第三章 板翅式換熱器的電子計算機傳熱計算138
第一節多股流板翅式換熱器的數學模型138
第二節,多股流電子計算機計算的實例與主框圖151
" v5 l; x' V. I" K6 v第三節 考慮冷損的多股流計算153
# m& M, w, O9 X$ q2 _' c9 p  R. w% \% c第四節冷熱流體通道間隔排列155
0 h1 H6 u, F; L5 k' P' w4 u參考文獻160
/ J# j  `- R% ~; v: o1 k第四章 板翅式換熱器的流體流動阻力161
參考文獻176
第五章 材料與制造工藝及其它177
6 K1 L2 y7 Y+ Z3 N8 a& r) U+ `第一節 材料177
第二節·板翅式換熱器的制造工藝概述181
7 u% s$ q+ O% H1 h5 g+ g+ |- n第三節 翅片成形和焊前清洗184
5 L2 V, x4 `7 H9 M第四節 元件組裝185
8 }; x! a. B* K% L/ a$ }第五節 預熱和釬焊189
第六節 焊后清洗及鈍化196
% s+ o3 e7 Z6 ~' {第七節 總裝、封頭焊接、檢查、試驗、修補與防護197
第八節 強度計算200
第九節 板翅式換熱器的存放、搬運、管道和接管的現場切割與焊接及操作說明203
第十節 板翅式換熱器的保冷207
& H; {. N  j) H, x# ^3 @: W參考文獻213
附錄一 表214
6 m1 Z3 P/ M# t) B* d/ ]. b& |附錄二 圖223
4 q, k* I4 H8 `1 A參考文獻246

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1984手冊提到耐壓沒有管式的高，容易堵塞的場合不適用。目前耐壓提高了，40bar的場合也可以用，易堵難洗的問題還沒解決吧

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書中第49頁內容：從式(2-4) (2-18)和式(2-19)可以看到影響翅片效率的因素有：
（1）翅片定性尺寸b 越小，或者翅片高度L越低，則熱阻越小,tm→tw,翅片效率n越大,所以單疊布置的翅片效率高于復疊布置。（單疊布置是一個冷通道與一個熱通道間隔排列,復疊布置是兩個冷通道或熱通道間隔幾個熱通道或冷通道的排列)。
(2)翅片越厚,熱阻越小,tm→tw, ηf就越大。
% i% j  v& r3 B% l0 o/ }# C(3)翅片與流體之間的給熱系數越小,則沿翅片表面的散熱量亦越小, tm→tw, ηf就越大。
(4)翅片材料的導熱性越好,即導熱系數入越大,則翅片表面的平均溫度tm越趨近于根部溫度tw(即tm-tw)，翅片效率ηf就越高。
為保證翅片的高效率和使翅片發揮有效的作用，根據上述概念,可得出當給熱系數大時,采用低而厚的翅片,反之,采用高而薄的翅片。
, H% G( ~9 t9 ]+ y當參加換熱的二種流體的給熱系數相差較大時,可以采取給熱系數小的一側A用兩個通道,而給熱系數大的一側B用一個通道,即AABAABAAB……的復疊布置形式。
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表面效率的物理意義是：把二次傳熱面和一次傳熱面等同看待（總的傳熱面就等于一、二次傳熱面相加)，而傳熱溫差都等于一次傳熱面的傳熱溫差tw-T時對總傳熱面積所需打的折扣。由于F2/Fo總是小于 1，所以表面效率η0總是大于翅片效率ηf。同理，翅片效率ηf越高，則表面效率η0也就越大。在工程設計中有時為了計算方便和安全起見，把翅片效率ηf當做表面劃效率η0,盡管可以這樣簡化處理,但兩個效率的概念是不同的,一個是對二次傳熱面而言,一個是對全部表面而言,要注意這兩者的區別。表面效率和翅片的幾何參數及給熱系數的關系見圖2-7。

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"第三節 翅片的傳熱方程式P53
從上面的推導中，可看出：
! D1 q- o( I% E4 ^  @(1)忽略了平隔板的導熱熱阻,認為熱通道和冷通道的壁面溫度相等,實際上隔板的熱阻是很小的。
(2)傳熱方程和傳熱系數具有和一般換熱器相同的形式,所不同的僅在于公式中引進了表面效率η0,這是考慮了板翅式帶有擴展二次傳熱面的特點。
(3)傳熱系數是與通道面積相對應的,熱通道的傳熱系數必定要和熱通道的面積相對應,冷通道的傳熱系數必定要和冷通道的面積相對應。"目前還沒有講到熱流體和冷流體沿程溫度變化對換熱量的影響。
' {5 \9 x* @! m& l9 W) M: B

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第五節 傳熱單元數法60
假設流體流量、比熱和給熱系數一定,只有顯熱變化,無冷損的情況下,有如下方程式：
Q=Ch(Th,i-Tho)=Cc(Tc,o-Tci)      (2-40)
( X: S( K0 N1 v" l5 i( I- f  d式中:
9 k* |, `7 e7 r" j0 h/ |! |Q—傳熱量〔千卡/小時〕；
$ e/ J6 o, E1 y2 u& P$ DK-是對應于熱通道或冷通道的總傳熱系數, 〔千卡/米2·小時·℃〕；
F0--是對應于熱通道或冷通道的總傳熱面積, 〔米2〕;
△tm——對數平均溫差。
7 }/ _3 }/ p' pCh-—熱流體水當量，〔千卡/小時·℃）
Cc--冷流體水當量，〔千卡/小時·℃〕。
6 d7 P7 P, Y4 u0 gT下標： i—表示流體進口；o——表示流體出口。
: y4 p8 L' h% `3 O- H$ G流體水當量C下標：h—表示熱流體；c——表示冷流體。
C=WCp,
6 x0 F/ l% R/ N$ s. J7 i( L式中:
" W9 z# b' C' A9 W! A9 q  x- IW--流體的重量流量,〔公斤/小時〕;
Cp-—流體比熱，〔千卡/公斤·℃)
: S" {* g4 B; t  Z9 O8 V. v很明顯,同樣的傳熱量時小的流體水當量對應于大的溫度降.因為Q=KF0Δtm=CminΔtmax
K-是對應于熱通道或冷通道的總傳熱系數, 〔千卡/米2·小時·℃〕；
3 h" j: C. A$ ^- N% EF0--是對應于熱通道或冷通道的總傳熱面積, 〔米2〕;
0 c8 X7 v1 c! H& W9 EΔtm-對數平均溫度差, (℃)，Δtm的計算見第六節
$ B7 r" d% T; eCmin一最小的流體水當量（即冷熱兩流體中Ch、Cc較小的一個），〔千卡/小時·℃)
傳熱單元數Ntu=KF0/Cmin=Δtmax/Δtm    (2-41)
下面再引入一個無因次值,即換熱器效率用ε來表示,其值為換熱器內所利用的熱量Q與給定初始溫度下能從熱流體中獲得的最大熱量Qmax的比。當Cc<Ch時
2 f+ s* Z  {  j" l& s0 Bε=(Tc,o?Tc,i)/(Th,i?Tc,i)     （2-44）
; ?+ s# v& V  R& h% l' w. @這是實際冷流體出口和進口溫差與假想的冷流體出口達到可熱流里相等時的溫差的。關鍵是實際溫差能達到多少如何求得。
. ]/ j5 P! q2 }/ b; C3 l

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從圖2-8到2-12ε與Cmin/Cmax及Ntu的關系，結合計算式可看出下列幾點:
7 ?2 B5 H, ^$ Y: C( Y( p(1)對于所有水當量比來說,當Ntu增大時,則效率也增大。
( z4 D, d- P( X3 L/ e9 x* H(2)當Ntu一定時,水當量比愈小,則效率愈高。
% p( ?6 o1 v: ?7 ]! {; ^  F+ `(3)在并流和逆流的情況下,當Cmia/Cmax=0時,其效率的方程為: e=1-e^(-Nu),因此在水當量比趨于0的情況下,熱交換器的效率和流體的流動形式無關(如逆流、并流和錯流等)。但是當Cmin/Cmax=1時,流動形式對效率ε影響最大。
方程式(2-48)的兩種極限情況,即Cmia/Cmaz=0和Cmia/Cmax=1的情況,對于燃氣渦輪熱交換器的設計具有特殊的意義,前者與水冷式中間冷卻器的情況相近似,這是由于水的水當量遠遠大于空氣的水當量。
2 j  n' f  T0 E) r0 `9 E當通道數和通道的排列決定后,用傳熱單元數法做設計時可按下列步驟：
5 D5 V; Q! |3 N. S- s, F" Z5 O(1)計算傳熱表面的幾何特性和物性參數。
) Y* `' C' V+ Y1 ?(2)計算準數Re、 St及Pr,并查圖得j和f因子。
* b( ]4 y% T, V7 t1 h（3）計算給熱系數α。
% F. O' _1 }" a5 r1 O0 N. e(4)計算翅片效率ηf和表面效率η0。
(5)計算傳熱系數K。
(6)求得Cmin/Cmax和ε后,根據流體流動形式從附錄表2~6查得Ntu (或者從圖2-8至2-12查得)。
) c& u8 q# ?  x3 Y3 H(7)根據式(2-41)得傳熱面積F。。
6 E3 j/ g8 d. z1 n* i（8）計算流體阻力。

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《10～13MPa高壓板翅式換熱器的研制》杭氧寫的

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第七節板翅中流體的給熱系數74
給了2-57到2-61公式和根據雷諾準數按《緊湊型熱交換器》1964圖查傳熱銀子j后，作者給了如下提示“]應當指出,在進行板翅式換熱器的設計時,不僅應當根據翅片形式、翅片參數,而且要根據制造廠所提供的雷諾準數Re與傳熱因子j、雷諾準數Re和摩擦系數f的關系圖,查得j和f值,進行傳熱和流體阻力計算。雖然翅片的形式和參數都相同，但由于不同工廠生產的翅片，加工方法與制造精度不同，翅片的毛刺、切開、翅片的變形等情況也不相同,都會引起j、f值的較大變化。因此工廠生產的換熱器，都應當根據該廠提供的Re與j, Re與f的關系圖進行換熱器的設計,否則將會引起誤差”。