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第四章 板翅式换热器 §4-1 概述 §4-2 传热和阻力特性 §4-3 压力损失 §4-4 结构设计 §4-5 强度校核 §4-6 设计计算 §4-1 板翅式换热器的概述 一、结构及特点 二、翅片形式 三、传热表面的几何特性 四、制造工艺 降低燃气轮机压缩机进口温度，提高燃气轮机高温条件下的出力. 板翅式换热器应用：空分装置 板翅式换热器特点 优点： 1、传热效率高 传热面积密度约为管壳式换热器的十几倍到几十倍 2、结构紧凑 轻巧 而相同条件下换热器的重量只有管壳式换热器的10~65%，在相同换热量情况下，重量只有管壳式换热器的15-20%。 3、工作适应性广 坚固耐用适应性强 缺点： 1、结构复杂，造价高. 2、流道小，易堵塞 . 3、要求流体对所采用金属无腐蚀性。 应用：较广 可作气－气，气－液和液－液的热交换及有相变和无相变的冷凝和蒸发。适用于多种流体在同一设备中操作。 特别适用于低温或超低温的场合。 目前正广为石油化工，气体分离，天然气液化设备及航空、船舶、车辆、国防科研、电子等部门所采用。 二、翅片形式 除以上三种型式外还有波纹型、百叶窗型 、钉状、片条状翅片。 翅片的尺寸可根据流动情况来选择： 一般，换热系数大时选用低而厚的翅片，换热系数小时选用高而薄的翅片。 三、传热表面的几何特性（P45） 1、水力半径 2、当量直径 3、传热面积密度 4、翅片面积比 5、孔度 A —换热器一侧的总传热表面积，m2;V—换热器总体积，m3；Vp—与A对应的板间体积,m3。 Af—换热器一侧的翅片面积，m2； A—换热器一侧的总传热面积，m2。 对于具体的热流体和冷流体每一侧的几何特性规定符号(叉流为例) L1 —热流体流动长度（芯体长度），m; L2 —冷流体流动长度（芯体宽度）， m; L3 —换热器高度，m; N1 —热流体流道数; N2 —冷流体流道数; S —板间距，m; h —翅片高度， m; δf —翅片厚度， m; δp —隔板厚度， m; 具体热流体的几何特性计算见P46。 四、制造工艺P48 §4-2 板翅式换热器的传热和阻力特性 各种流动形式下的传热及阻力特性---- 关联式 曲线 要求：会判断和选用关联式或曲线 传热表面可分为： 连续流道表面—速度和温度分布通常是充分发展 间断流道表面—速度和温度分布正在发展 充分发展的流动和正在发展的流动的传热和阻力特性是明显不同的。分别讨论，见教材P49 1、充分发展的层流流动 2、充分发展的紊流流动 3、过渡区域的流动 4、正在发展的层流流动 §4-3 板翅式换热器的压力损失 流体总压力损失或总压降（阻力特性）： 1、附加的流体压力损失： 芯体进口处---流动收缩 芯体出口处---流动膨胀 2、附加的流体压力损失： 进口端盖 出口端盖 连接端盖转弯处（对多流程而言） 3、摩擦损失： 流体流经芯体过程中的损失 一、换热器芯体进口、出口的压力损失。 进口压力损失两部分（见P60图） （1）A↓，动能↑，压力能↓（动能和压力能之间转换可逆。当A ↑时，压力能↑） （2）突缩段 不可逆自由收缩 压力能↓ 。 进口动能的增加（=压力能的减小） 进口压力损失： K’-----突缩段不可逆过程引起的收缩损失系数。量纲为1。 V’---芯体进口处的流体比体积，m3/kg。 其中利用连续性方程，推导见教材（3-47） 出口压力分析同样分两部分： （1）A ↑ ，动能↓ ，压力能↑ （2）突扩段 不可逆自由膨胀和动量变化 压力能↓ 。 K”---由突扩段不可逆过程引起的膨胀损失系数; V”---芯体出口处的流体比体积，m3/kg。 K’和K”是收缩和膨胀时几何形状的函数 在某些情况下是流道中Re的函数。 P61图3-11、3-12曲线图形分别表示对两种简单几何形状用分析法确定的K值。 二、换热器芯体内的压力损失 原因：粘性摩擦 、 流体的动量变化。见P62推导过程。 对控制体内控制表面积应用动量定理推出： vm