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-板翅式换热器是一种紧凑、高效的传热设备。它的结构比较简单，适应蛙犬i可允许2
～ 9种介质同时换热，单位体积阿的传热面积可迭1500 m。／m ，适用的温度范围为一27o～
200℃。
目前， 设计压力已达9MPa 9单元尺寸达1200×1300×7000(mm)。50年代开始应用于
空分设备上，至今已在空分设备r申广泛应用。 一 ’
一、基本结构
板翅式换热器的基本结构如图4—38所示。它是由翅片、封条和隔板兰部分组成 相邻的
两隔板之间放置翅片及封条组成一通道。翅片主要起传热作用，封条主要起密封作用，各种
流动形式是靠封条和翅片的多种布置来实现的，如图d一39所示。
图4—38 通道示意 圈4—39 不同流动型式的板柬
对各个通道进行不同的叠积和适当排列，钎焊成整体，组成板翅式换热器板束。为使流
体分布更加均匀，在流道两端设置导流片，并在板束两端配置流体出入口的集流箱(封头)和
接管，组成完整的板翅式换热器， 如图4～4 0所示。
僧用的流动形式布置如图4—4l所示
1．翅片
翅片的型式很多， 空分设备上应用的
甫：平直型翅片J多孔型翅片和锯齿塑翅片。
如图4—42所示，一些翅片的特性参数见表
4～ 6 。
蹲4— 4O 板翅式挟热器的工作示意鼬 瞄4— 4l 枉趄式换热器通路彤式
(B)平直型翅片 (b)多孔塑翅片
目4— 42
t c)蟠齿型翅片 (d)波发塑翅片
翅片型式
表4— 6 我国一些趣片的参数
燕 片 翅片高度 翅片耳度 翅片节距 当量直径 通道截面积 总惜热面积
多孔型翅片是平直型翅片上冲孔而成的，开孔率5～1O 。孔的排列有长方形、平行四
边形和正三角形三种。我国目前采用的多孔型翅片孔径为 2．15、 1．7mm，孔距为6．5、
3．25 mm，正三角形排列。
导流片布置在翅片的两端， 其作用是使流体在翅片中均匀分布和便于布置封头，导流片
也有保护较薄的翅片在制造时不受损坏和避免通道被钎料堵塞的作用。导流片结构与多孔翅
片相同，只是几何参数不同，其翅距、翅厚和小孔直径均比多孔翅片大。导流片长为：85、
135、185、240、350，500 mm，板束常用宽度尺寸：250、375、500、750、900、1000、1200 mm。
根据各种结构型式的板翅式换热器， 导流片可布置成如图4—43所示的几种型式。
图4—43 导流片分布的几种型式
翅片不仅有翅高和翅厚的差别，还有形状
之分，它们有着各自的特性。在给热系数大的
场合， 选用低而厚的翅片为宜}反之， 以选用
高而薄的翅片为宜。若两侧流体的给热系数差
别很太， 可增加给热系数小的一侧通道数并采
用复叠式布置。平直型翅片绐热系数和压力损
失较小， 锯齿型翅片的给热系数比平直型翅片
高3O ， 多孔形翅片上的孔洞使热阻边界层不
断断裂， 可提高传热性能。在传热过程中有相
变化的冷凝、蒸发等晴况，宜选用平直型或多
孔型翅片。空分设备中， 切换式抉热器多选用
锯齿型翅片， 一是强化气流放热，二是便于水分和二氧化碳的析出和清除。冷凝蒸发器多采
用多孔型翅片，以避免杂质结晶的局部集结和破坏冷凝膜的边界层。
2．封条
封条，最常用的有：燕尾形、燕尾槽形， 矩形和凸矩形四种，如图4—44所示。在封条两
侧的上、下两面具有O．15 mm的斜度， 便于钎料的渗透和形成饱满的焊缝。
相邻两封条接头的连接形式有： 对接
插接、角接和整体弯制等，如图4—45所示。
燕尾形 燕尾槽形
目4— 44 封条型式 目4— 45 封条问的连接结构
3． 隔板与盖扳
隔板是两层翅片之间的金属平板。一般选用双金属复台板， 将含硅5～l2 钎料合金用
机械方法复于母材(铝锰合金)表面，厚度约0．1～0．14 mm。钎料合金的熔点一般比母材低
画画
画画囵
4O℃ 左右，钎焊时钎料合金熔化而使翅片与金属平板焊接成整体
隔板厚度按压力不同而选用，常用的有0．8、1．0、1．2、1．6、2．0、3．0 mm 等几种 美
国斯徒华脱·华纳公司规定，当压力为O～1．4 MPa时， 隔板厚度O．813 mm； 当压力为1．4～
3．1 MPa时，隔板厚度1．27 ITlm； 太子3．1 MPa时， 隔板厚度1．625 mm。
板翅式换热器最外侧的盖板，除承受压力外还起保护作用，盖板厚度一般取5～ 6 mm。
盖板与翅片的焊接，多数采用盖板下加焊片(钎料台金轧成的薄片)的方法。
=、产品实饲
1． 液空过冷嚣
图4—46为6000 m。／h空分设备上液空过冷器，用于污氮与液空之间的热交换，使液空
过冷。
液空侧采用锯齿型翅片，其翅片参数1日=4．7mm、t=O．3mm、P=2ITlm。污氨侧
也采用锯齿型翅片，其翅片参数1日=9．5mm、t 0．2mm、P=1．7mm。隔板厚度T=
1 m m 。
换热单元尺寸为500×1000×630 mm。液空过冷器共有69个通道，其中液空侧有23个通
道，污氮侧有46个通遭， 通道排列是两个污氰通道间隔一个液空通道，为复叠式布置， 最外
层皆为污氮通遭。
2． 氧、氩液化器
图4—47是1000 In。／h空分设备中的氧、氮裱化器。其内氧气、氮气与空气进行热交换，
使空气液化，氧气和氮气被加热到稳定的温度。
固4—46 6000m ／h制氧机液空过冷器 囤4—47 1000m。／h空分设备氧、氮液化器
氧气侧、氨气侧和空气侧，采用同一种规格的锯齿型翅片，其翅片参数。日=9．6mm、
批：O·2mm、P=1．7mm， 隔板厚度T=1 mm。
换热单元尺寸为500×500×490 mm。氧、氮液化器共有46个通道，其中空气侧有15个
通道，氧气侧有15个通遭，氮气侧有l5个通遭，每一个空气通道与一个氧气通遭、一个氮气
通道相邻，最外层备为一个氧气通遭和氮气通道．为保证液空冷凝的条件，在其下封头处有
排放不凝性气体的吹除管。
3． 切挟式挟热器
切换式换热器有蓄冷器相同的功能，与蔷冷器不同之处是空气与返流气体(氧气，氮气，
污氮等)在相邻的通道内进行直接的热交换。空气的净化是通过叨换部分通道内气流达到的。
其工作过程是：空气中水分译Il二．氧化碳柱空气冷却时，沉积在通道由，空气得到净化。定时
脚换后，空 e流动通道内进入返流污氮，污氮在其内升温并将沉积的水分和二氧化碳带出切
换式换热器，而原污氮流动的通道中进入空气，空气在其内冷却和净化，如此循环下去。采
用环流法保证不冻结性。
切换式换热器与蓄冷器相比，重量只有其1／10~1／1,5，所占空间只有1／5，占地面积减
／b30 。切换式换热器具有热容量小，起动时间缩短、切换时间延长，跑冷损失和切换损失
减少等特点，这些都显著的降低了电耗。从7O年代起逐渐替代了蓄冷器。
切换式换热器一般分成两部分，它以环流气体出口分界，分成热段和冷段。热段内空气
从常温冷却到一100~C左右，返流气体(氧，氮，污氮等)被加热到常温，空气中水分主要在
这段中净除。冷段内空气继续冷却到接近液化温度，返流气体除氧，氮和污氮外，增加一股
环流气体，空气中二氧化碳主要在这段中净除。冷段和热段的外形结构图如图4-48所示，
各种气体的流动通道中均采用同一种规格酌诘齿型翅片，其翅片参数；H=9．5mm，f=O．2
mm P=1．4]Til1]。大型单元体是将冷段和热段连成一整体。
l热段外形结构 拎段外形结构
圄4—48 切换式换热器
由于切换式换热器中部分通道进入的气流(空气或污氮)需要定时切换，为了减少切换时
对装置正常工况的波动，将切换式换热器分成两大组或吏多大组，轮流进行切换。
由于受当时钎焊工艺水平的限制，换热单元体大小受到限翩 使切换式换热器热负荷很
大，每大组也由几个串、并联的单元体组台而成，如图4—49所示。采用大型单元体，此大
组内由兰个单元体并列组成。采用。标准 单元体，此大组内有三列并联，每列由热段单元体
和冷段单元体串联组成，共六个单元休。法国空气蔽忱公司的6500ml／h空分设备中切换式换
热器由8个单元体组成，每个单元体外形尺寸为1000×ie0o×3600 ram,分成两大组，每大
组 有两列，每列分热段，冷段两单元体，蜘U型带置。日立公司的10000 mVh空分设备中
切换式换热器由6个大型单元体组成，每个大型单元体外形尺寸为1200 x 1245×5760 mm，
j}成两大组，每火组内有三个大型单元体并联工作。开封空分设备厂4500 mS／h空分设备中
切换式换热器由4个火型单元体组成，每个大型单元擗：外J眵尺寸力100O~965×5900 112111，分
成两大组，每大组内有两个大型单元体并联工作。近年来，国内外空分设备中趋向采用大型
单元体， 目前大型单元体的外形尺寸～12OO×1200l×6000 mm。
图4- 49 切换式换热器的三种配置法
A·超大型单元B．直立型单元配置法 C． 倒U型单元配置法
切换式换热器单元体内的通道布置的原删如下。
(1)热段和冷段的通道数应相等，热段和冷段的每一单元体的宽度亦相同， 便于各单元
的组装。冷段多一股环流气体，冷段内各股流体的通道数作相应调整。
上述日立公司10000mVh空分设备和
法国空气液化公司6500 mVh空分设备的切
换式换热器单元休舟通道分布，如表4— 7
所示。
日立公司6000m'／h空分设备，其切换式换热器单元体尺寸为；热段。900×996×2800 ．
mmj；窜段l 900x 990×1900姗·倒U型布置。锯齿型翅片，其翅片参数1日=8．89mm。
以$号的C为中心两边对称布置。
A 空气一污氮 36个通道 D 纯氮气 l2个通道
B 污氮一空气 36个通道 E 仪表用空气 1个通道
C 纯氧气 9个通道
冷段：EABDBADABFBADABDADABFIBADABB／~AABCBAFABCBAC B??
以 号的C为中心两边对称布置。
A 空气一污氨 32个通遭 、D 纯氮气 。12个通道
B 污氮一空气 32个通道 E 仪表用空气‘ 1个通道
C 纯氧气 9个通道 F 环流空气 8个通道
两侧均有保护通道共4个，因此单元体的实际通道数为98个。． ．
切换式换热器切换时间。切换式换热器中空气与污氪流动的通道是定时切换的，考虑到
空气带入的水蒸气量远比二氧化碳大，且CO=的祝霜密度pd0：=1000 kg／n ，比H 0的积霜
密度pH-0=250 kg／m 大，所以决定切换时间的主要因素是通道中水分的冻结。在0T；以前这
一区间，水分是呈液态析出的，布置的特点，使水往常温区域流动}在冰点以下，水分则以雪
花状析出。因此，只要从冰点以下开始计算，找到雪花沉积量最大的截面，这就是被堵塞的
危险截面。一般认为该截面通遭被堵塞25％时，就需要进行切换 以此定切换时间
分子筛净化空气的空分设备中的主换热器，其内的流体种类和数目与切换式换热器基本
相同，热负荷相当，但无净化功能。因此，其通道布置与切换式换热器相差较多。
日本氧气公司的6000 m ／h空分设备，采用分子筛净化空气，膨胀机为增压透平氮膨胀
机，其主换热器是三个大型单元体，每个大型单元体的外形尺寸为5700×1200×1020 mm。
其内通道布置为t空气通道e2／s8个I氧气通道l0个，氮气通遭10个I污氮通道32个’粗氩
气通道1个’压力氮气通道6个(628 kPa)~压力氮气通道6巾(834 kPa)。
～ 9种介质同时换热，单位体积阿的传热面积可迭1500 m。／m ，适用的温度范围为一27o～
200℃。
目前， 设计压力已达9MPa 9单元尺寸达1200×1300×7000(mm)。50年代开始应用于
空分设备上，至今已在空分设备r申广泛应用。 一 ’
一、基本结构
板翅式换热器的基本结构如图4—38所示。它是由翅片、封条和隔板兰部分组成 相邻的
两隔板之间放置翅片及封条组成一通道。翅片主要起传热作用，封条主要起密封作用，各种
流动形式是靠封条和翅片的多种布置来实现的，如图d一39所示。
图4—38 通道示意 圈4—39 不同流动型式的板柬
对各个通道进行不同的叠积和适当排列，钎焊成整体，组成板翅式换热器板束。为使流
体分布更加均匀，在流道两端设置导流片，并在板束两端配置流体出入口的集流箱(封头)和
接管，组成完整的板翅式换热器， 如图4～4 0所示。
僧用的流动形式布置如图4—4l所示
1．翅片
翅片的型式很多， 空分设备上应用的
甫：平直型翅片J多孔型翅片和锯齿塑翅片。
如图4—42所示，一些翅片的特性参数见表
4～ 6 。
蹲4— 4O 板翅式挟热器的工作示意鼬 瞄4— 4l 枉趄式换热器通路彤式
(B)平直型翅片 (b)多孔塑翅片
目4— 42
t c)蟠齿型翅片 (d)波发塑翅片
翅片型式
表4— 6 我国一些趣片的参数
燕 片 翅片高度 翅片耳度 翅片节距 当量直径 通道截面积 总惜热面积
多孔型翅片是平直型翅片上冲孔而成的，开孔率5～1O 。孔的排列有长方形、平行四
边形和正三角形三种。我国目前采用的多孔型翅片孔径为 2．15、 1．7mm，孔距为6．5、
3．25 mm，正三角形排列。
导流片布置在翅片的两端， 其作用是使流体在翅片中均匀分布和便于布置封头，导流片
也有保护较薄的翅片在制造时不受损坏和避免通道被钎料堵塞的作用。导流片结构与多孔翅
片相同，只是几何参数不同，其翅距、翅厚和小孔直径均比多孔翅片大。导流片长为：85、
135、185、240、350，500 mm，板束常用宽度尺寸：250、375、500、750、900、1000、1200 mm。
根据各种结构型式的板翅式换热器， 导流片可布置成如图4—43所示的几种型式。
图4—43 导流片分布的几种型式
翅片不仅有翅高和翅厚的差别，还有形状
之分，它们有着各自的特性。在给热系数大的
场合， 选用低而厚的翅片为宜}反之， 以选用
高而薄的翅片为宜。若两侧流体的给热系数差
别很太， 可增加给热系数小的一侧通道数并采
用复叠式布置。平直型翅片绐热系数和压力损
失较小， 锯齿型翅片的给热系数比平直型翅片
高3O ， 多孔形翅片上的孔洞使热阻边界层不
断断裂， 可提高传热性能。在传热过程中有相
变化的冷凝、蒸发等晴况，宜选用平直型或多
孔型翅片。空分设备中， 切换式抉热器多选用
锯齿型翅片， 一是强化气流放热，二是便于水分和二氧化碳的析出和清除。冷凝蒸发器多采
用多孔型翅片，以避免杂质结晶的局部集结和破坏冷凝膜的边界层。
2．封条
封条，最常用的有：燕尾形、燕尾槽形， 矩形和凸矩形四种，如图4—44所示。在封条两
侧的上、下两面具有O．15 mm的斜度， 便于钎料的渗透和形成饱满的焊缝。
相邻两封条接头的连接形式有： 对接
插接、角接和整体弯制等，如图4—45所示。
燕尾形 燕尾槽形
目4— 44 封条型式 目4— 45 封条问的连接结构
3． 隔板与盖扳
隔板是两层翅片之间的金属平板。一般选用双金属复台板， 将含硅5～l2 钎料合金用
机械方法复于母材(铝锰合金)表面，厚度约0．1～0．14 mm。钎料合金的熔点一般比母材低
画画
画画囵
4O℃ 左右，钎焊时钎料合金熔化而使翅片与金属平板焊接成整体
隔板厚度按压力不同而选用，常用的有0．8、1．0、1．2、1．6、2．0、3．0 mm 等几种 美
国斯徒华脱·华纳公司规定，当压力为O～1．4 MPa时， 隔板厚度O．813 mm； 当压力为1．4～
3．1 MPa时，隔板厚度1．27 ITlm； 太子3．1 MPa时， 隔板厚度1．625 mm。
板翅式换热器最外侧的盖板，除承受压力外还起保护作用，盖板厚度一般取5～ 6 mm。
盖板与翅片的焊接，多数采用盖板下加焊片(钎料台金轧成的薄片)的方法。
=、产品实饲
1． 液空过冷嚣
图4—46为6000 m。／h空分设备上液空过冷器，用于污氮与液空之间的热交换，使液空
过冷。
液空侧采用锯齿型翅片，其翅片参数1日=4．7mm、t=O．3mm、P=2ITlm。污氨侧
也采用锯齿型翅片，其翅片参数1日=9．5mm、t 0．2mm、P=1．7mm。隔板厚度T=
1 m m 。
换热单元尺寸为500×1000×630 mm。液空过冷器共有69个通道，其中液空侧有23个通
道，污氮侧有46个通遭， 通道排列是两个污氰通道间隔一个液空通道，为复叠式布置， 最外
层皆为污氮通遭。
2． 氧、氩液化器
图4—47是1000 In。／h空分设备中的氧、氮裱化器。其内氧气、氮气与空气进行热交换，
使空气液化，氧气和氮气被加热到稳定的温度。
固4—46 6000m ／h制氧机液空过冷器 囤4—47 1000m。／h空分设备氧、氮液化器
氧气侧、氨气侧和空气侧，采用同一种规格的锯齿型翅片，其翅片参数。日=9．6mm、
批：O·2mm、P=1．7mm， 隔板厚度T=1 mm。
换热单元尺寸为500×500×490 mm。氧、氮液化器共有46个通道，其中空气侧有15个
通道，氧气侧有15个通遭，氮气侧有l5个通遭，每一个空气通道与一个氧气通遭、一个氮气
通道相邻，最外层备为一个氧气通遭和氮气通道．为保证液空冷凝的条件，在其下封头处有
排放不凝性气体的吹除管。
3． 切挟式挟热器
切换式换热器有蓄冷器相同的功能，与蔷冷器不同之处是空气与返流气体(氧气，氮气，
污氮等)在相邻的通道内进行直接的热交换。空气的净化是通过叨换部分通道内气流达到的。
其工作过程是：空气中水分译Il二．氧化碳柱空气冷却时，沉积在通道由，空气得到净化。定时
脚换后，空 e流动通道内进入返流污氮，污氮在其内升温并将沉积的水分和二氧化碳带出切
换式换热器，而原污氮流动的通道中进入空气，空气在其内冷却和净化，如此循环下去。采
用环流法保证不冻结性。
切换式换热器与蓄冷器相比，重量只有其1／10~1／1,5，所占空间只有1／5，占地面积减
／b30 。切换式换热器具有热容量小，起动时间缩短、切换时间延长，跑冷损失和切换损失
减少等特点，这些都显著的降低了电耗。从7O年代起逐渐替代了蓄冷器。
切换式换热器一般分成两部分，它以环流气体出口分界，分成热段和冷段。热段内空气
从常温冷却到一100~C左右，返流气体(氧，氮，污氮等)被加热到常温，空气中水分主要在
这段中净除。冷段内空气继续冷却到接近液化温度，返流气体除氧，氮和污氮外，增加一股
环流气体，空气中二氧化碳主要在这段中净除。冷段和热段的外形结构图如图4-48所示，
各种气体的流动通道中均采用同一种规格酌诘齿型翅片，其翅片参数；H=9．5mm，f=O．2
mm P=1．4]Til1]。大型单元体是将冷段和热段连成一整体。
l热段外形结构 拎段外形结构
圄4—48 切换式换热器
由于切换式换热器中部分通道进入的气流(空气或污氮)需要定时切换，为了减少切换时
对装置正常工况的波动，将切换式换热器分成两大组或吏多大组，轮流进行切换。
由于受当时钎焊工艺水平的限制，换热单元体大小受到限翩 使切换式换热器热负荷很
大，每大组也由几个串、并联的单元体组台而成，如图4—49所示。采用大型单元体，此大
组内由兰个单元体并列组成。采用。标准 单元体，此大组内有三列并联，每列由热段单元体
和冷段单元体串联组成，共六个单元休。法国空气蔽忱公司的6500ml／h空分设备中切换式换
热器由8个单元体组成，每个单元体外形尺寸为1000×ie0o×3600 ram,分成两大组，每大
组 有两列，每列分热段，冷段两单元体，蜘U型带置。日立公司的10000 mVh空分设备中
切换式换热器由6个大型单元体组成，每个大型单元体外形尺寸为1200 x 1245×5760 mm，
j}成两大组，每火组内有三个大型单元体并联工作。开封空分设备厂4500 mS／h空分设备中
切换式换热器由4个火型单元体组成，每个大型单元擗：外J眵尺寸力100O~965×5900 112111，分
成两大组，每大组内有两个大型单元体并联工作。近年来，国内外空分设备中趋向采用大型
单元体， 目前大型单元体的外形尺寸～12OO×1200l×6000 mm。
图4- 49 切换式换热器的三种配置法
A·超大型单元B．直立型单元配置法 C． 倒U型单元配置法
切换式换热器单元体内的通道布置的原删如下。
(1)热段和冷段的通道数应相等，热段和冷段的每一单元体的宽度亦相同， 便于各单元
的组装。冷段多一股环流气体，冷段内各股流体的通道数作相应调整。
上述日立公司10000mVh空分设备和
法国空气液化公司6500 mVh空分设备的切
换式换热器单元休舟通道分布，如表4— 7
所示。
日立公司6000m'／h空分设备，其切换式换热器单元体尺寸为；热段。900×996×2800 ．
mmj；窜段l 900x 990×1900姗·倒U型布置。锯齿型翅片，其翅片参数1日=8．89mm。
以$号的C为中心两边对称布置。
A 空气一污氮 36个通道 D 纯氮气 l2个通道
B 污氮一空气 36个通道 E 仪表用空气 1个通道
C 纯氧气 9个通道
冷段：EABDBADABFBADABDADABFIBADABB／~AABCBAFABCBAC B??
以 号的C为中心两边对称布置。
A 空气一污氨 32个通遭 、D 纯氮气 。12个通道
B 污氮一空气 32个通道 E 仪表用空气‘ 1个通道
C 纯氧气 9个通道 F 环流空气 8个通道
两侧均有保护通道共4个，因此单元体的实际通道数为98个。． ．
切换式换热器切换时间。切换式换热器中空气与污氪流动的通道是定时切换的，考虑到
空气带入的水蒸气量远比二氧化碳大，且CO=的祝霜密度pd0：=1000 kg／n ，比H 0的积霜
密度pH-0=250 kg／m 大，所以决定切换时间的主要因素是通道中水分的冻结。在0T；以前这
一区间，水分是呈液态析出的，布置的特点，使水往常温区域流动}在冰点以下，水分则以雪
花状析出。因此，只要从冰点以下开始计算，找到雪花沉积量最大的截面，这就是被堵塞的
危险截面。一般认为该截面通遭被堵塞25％时，就需要进行切换 以此定切换时间
分子筛净化空气的空分设备中的主换热器，其内的流体种类和数目与切换式换热器基本
相同，热负荷相当，但无净化功能。因此，其通道布置与切换式换热器相差较多。
日本氧气公司的6000 m ／h空分设备，采用分子筛净化空气，膨胀机为增压透平氮膨胀
机，其主换热器是三个大型单元体，每个大型单元体的外形尺寸为5700×1200×1020 mm。
其内通道布置为t空气通道e2／s8个I氧气通道l0个，氮气通遭10个I污氮通道32个’粗氩
气通道1个’压力氮气通道6个(628 kPa)~压力氮气通道6巾(834 kPa)。