蔣 旭

（中空能源設(shè)備有限公司，浙江杭州 310052）

1 前言

板翅式換熱器結(jié)構(gòu)緊湊、輕巧，我國從20世紀(jì)50年代開始在空分設(shè)備中應(yīng)用板翅式換熱器，板翅式換熱器在設(shè)計(jì)制造都經(jīng)歷了艱難的過程。由于人們對這種傳熱面的傳熱機(jī)理和設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)缺乏認(rèn)識，加上結(jié)構(gòu)和工藝方面各國制造廠作為專利而相互保密，以致中國的板翅式換熱器經(jīng)歷了許多曲折，解決了大量工藝問題才達(dá)到今天的水平。

從20世紀(jì)90年代末，在國內(nèi)空分行業(yè)，隨著內(nèi)壓縮流程的興起，國內(nèi)內(nèi)壓縮的空分裝置應(yīng)用逐漸普遍，其中壓力在6.0M Pa等級已開車運(yùn)行的多達(dá)三、四十套，但8.5M Pa以上的壓力在設(shè)計(jì)中有幾套，還沒有運(yùn)行。高壓板式的安全問題也越來越受到業(yè)內(nèi)人士的關(guān)注。

一般國產(chǎn)高壓板式的安全問題主要集中在高壓板式自身的強(qiáng)度：由板式零件（翅片、隔板、封頭、側(cè)板）的材料強(qiáng)度及釬接工藝的水平來保證，板翅式換熱器不僅在空分裝置中應(yīng)用，它也是乙烯生產(chǎn)裝置和天然氣液化裝置中必不可少的關(guān)鍵設(shè)備。

在國外，無論是在空分裝置還是乙烯生產(chǎn)裝置、天然氣液化裝置，高壓鋁制板翅式換熱器已有多年的應(yīng)用業(yè)績，高壓換熱器的主要制造公司有法國N O R D O N，美國C H A R T，日本神鋼、德國林德等，但德國林德僅供應(yīng)其自己公司，在國際上訂單較多主要是法國N O R D O N，美國C H A R T,日本神鋼的產(chǎn)品，設(shè)計(jì)壓力可達(dá)12.5M Pa。

由于國內(nèi)壓力容器安全監(jiān)察規(guī)程的規(guī)定鋁合金材料只能應(yīng)用到8.0M Pa以下（現(xiàn)已不提），所以一般在定貨高壓板式的同時(shí)要求其焊接好合格的異金屬接頭，在用戶現(xiàn)場只進(jìn)行不銹鋼材料的焊接，使得高壓板式與管道的連接強(qiáng)度得到保證。

2 軟件模擬應(yīng)用

軟件環(huán)境采用美國H Y S Y S熱力計(jì)算軟件；美國S-W公司板翅式換熱器性能及結(jié)構(gòu)計(jì)算程序；美國A s p e n公司M U S E板翅式換熱器性能及結(jié)構(gòu)計(jì)算程序；以下以H Y S Y S熱力計(jì)算軟件說明一般軟件應(yīng)用。

（1）關(guān)于H Y S Y S中的換熱器：換熱器模型解決了多相流換熱器和換熱器網(wǎng)絡(luò)的熱量與物質(zhì)的平衡，該方法可以處理大量的已知的或未知的變量。

對于整個(gè)換熱器，用戶可以得到各種參數(shù)，包括漏熱量與熱損失，U A或者溫度方法。其使用兩種解法。就單一未知量的情況，算法直接從能量平衡得到未知量。對于多重未知量的情況，采用迭代方法使得其結(jié)果不僅滿足能量守恒而且滿足相應(yīng)的約束條件，比如，溫度方法約束條件或者U A。

L N G換熱器與普通換熱器的區(qū)別是，L N G換熱器允許多相流，而普通換熱器只有一個(gè)熱流側(cè)和一個(gè)冷流側(cè)。

動(dòng)態(tài)L N G換熱器模型使用額定板肋式換熱器模型，進(jìn)行能量與物質(zhì)的平衡。動(dòng)態(tài)L N G的特點(diǎn)是有高密度區(qū)域，特別考慮到L N G流程中，換熱器各層之間的低溫部分組成以及傳熱系數(shù)的差異。

動(dòng)態(tài)L N G操作的主要特點(diǎn)有：

壓力流說明選項(xiàng)，根據(jù)工廠的壓力管網(wǎng)，真實(shí)地模擬了流體流過L N G換熱器時(shí)的操作。可能出現(xiàn)的逆流情況也被模擬了。

動(dòng)態(tài)模型，其考慮了在金屬壁以及物質(zhì)流層中保有的能量。層間的傳熱取決于物質(zhì)流的安排、金屬特性以及肋片和旁通管的效率。

在L N G操作中，各個(gè)層的單相或多相區(qū)之間采用通用聯(lián)接。使得在L N G的操作過程中，軟件可以模擬交叉流、回流以及多相交叉流。

熱泄漏模型，主要用于L N G操作中發(fā)生在金屬壁上的對流傳熱與導(dǎo)熱。

（2）L N G換熱器的理論基礎(chǔ)

L N G的計(jì)算是基于熱流體與冷流體的能量守恒。在L N G操作單元的任何一個(gè)層中，應(yīng)用如下總的關(guān)系式：

M(Hin-Hout)+Qinternal+Qexternal=ρ×d（VHout）/d t式中，M——L N G換熱層中的流體流量；

ρ——密度；

H——焓；

Qinternal——從周圍層中的得熱；

Qexternal——從外部環(huán)境中得熱；

V——?dú)こ袒蛘吖艹痰某忠后w積。

（3）壓力降

在L N G操作單元的任何層中的壓力降可以由下列兩項(xiàng)中的一項(xiàng)來確定：明確壓力降，通過定義K值，來定義每個(gè)換熱層的壓力流關(guān)系。

在L N G操作中，如果選擇壓力流選項(xiàng)來確定壓力降，K值則用來關(guān)聯(lián)通過換熱器中的摩擦和沿程損失。這個(gè)關(guān)聯(lián)式有點(diǎn)像總閥門方程：f=(d e n s i t y)1/2×K(P1-P2)1/2，總流方程使用經(jīng)過換熱器的壓力降，其中不含任何靜壓頭項(xiàng)。式中P1-P2被定義為摩擦壓力損失，其使用K值來體現(xiàn)L N G換熱器的規(guī)格尺寸。

（4）對流傳熱系數(shù)U與總熱傳熱系數(shù)UA

理解L N G模型的穩(wěn)態(tài)與動(dòng)態(tài)模式的區(qū)別是非常重要的。穩(wěn)態(tài)模型基于熱平衡，大量的與溫度及焓的關(guān)系式。在此模型中，我們基于曲線計(jì)算UA值。然而動(dòng)態(tài)L N G模型是一種額定模型，其意味著出口流由換熱器的物理分布所決定。

在穩(wěn)態(tài)中，物質(zhì)流進(jìn)入L N G換熱器的順序并不重要。但是對于動(dòng)態(tài)額定模型，在換熱器的不同區(qū)域各層之間物質(zhì)流的順序是一個(gè)非常重要的考慮因素。在L N G的動(dòng)態(tài)傳熱過程中，U與對流傳熱系數(shù)有關(guān)，其將物質(zhì)流與金屬層聯(lián)系了起來。

出于方便，在動(dòng)態(tài)模型中，用戶同樣也可以為每個(gè)換熱層定義UA值。我們應(yīng)該看到這個(gè)值并不是像穩(wěn)態(tài)模型中的那個(gè)總UA值，它只是考慮了被研究的物質(zhì)流與其緊密相聯(lián)部分的對流傳熱。其UA值與穩(wěn)態(tài)模型中的UA值計(jì)算方法是不一樣的。

在動(dòng)態(tài)模型中，U與UA值只與物質(zhì)流及其緊密接觸的金屬間的對流傳熱有關(guān)。在動(dòng)態(tài)模型中，每一個(gè)物質(zhì)流的總功率都與金屬肋片排列、肋效率、物質(zhì)流與金屬層之間的直接熱流以及其他一些因素息息相關(guān)。也就是說，這將是一個(gè)真實(shí)的板肋式換熱器。

如果我們在動(dòng)態(tài)模型中明確對流的UA值，則換熱器的尺寸與持液量仍將被考慮。理想的動(dòng)態(tài)模型中，每個(gè)物質(zhì)流的對流傳熱系數(shù)、U都是給定的。初始值可以由我們在一般文獻(xiàn)中查到的關(guān)系式或者穩(wěn)態(tài)的UA值來估計(jì)。如果用戶需要的話，這些明確的值可以由一張分布表單進(jìn)行操作。如果模擬L N G系統(tǒng)的開車與停機(jī)，則在H e a t T r a n s f e r頁面R a t i n g標(biāo)簽中，需要選擇Uf l o ws c a l e d計(jì)算器。這樣其會基于物質(zhì)流來正確地衡量U值。

如果在額定模型中，物質(zhì)流適當(dāng)設(shè)置以接近最優(yōu)化傳熱，這時(shí)金屬熱阻變得并不重要了，重大的相變也不會發(fā)生。這時(shí)穩(wěn)態(tài)得到的UA值接近于由動(dòng)態(tài)模型計(jì)算得出的對流UA值。

板翅式換熱器一般分為導(dǎo)流區(qū)和換熱區(qū)兩部分，理想情況下：（1）一個(gè)流道內(nèi)流體在橫向具有均一的溫度，并且均相分布；（2）導(dǎo)流區(qū)只起到分配（或者匯集）流體的作用，對換熱不起作用。

3 制冷與換熱系統(tǒng)的組織

外壓縮一般采用低壓膨脹機(jī)，受制冷（中抽雙抽口，滿足產(chǎn)液體與不產(chǎn)液體工況）、產(chǎn)液（進(jìn)下塔空氣帶液）及精餾（膨脹空氣進(jìn)上塔）影響其能耗；內(nèi)壓縮與液體裝置影響能耗的關(guān)鍵是制冷與換熱系統(tǒng)的組織。

（1）大型空分帶液裝置在制冷方面一個(gè)顯著的特點(diǎn)是要求膨脹機(jī)前溫度不能高，否則，制取的高溫冷量不能充分回收，所以膨脹機(jī)前溫度對能耗有很大影響。中壓膨脹機(jī)制冷能力較低壓膨脹機(jī)強(qiáng)，一般通過增大流量來增大制冷量，對于液體比例較大的場合，要求機(jī)后盡可能帶液，因?yàn)榈蛪阂后w品質(zhì)較高。

（2）對內(nèi)壓縮流程，換熱系統(tǒng)較復(fù)雜，例如化工型流程空分設(shè)備正流空氣有0.5M Pa、2.7M Pa、4.0 M Pa、7.0M Pa四個(gè)級別，返流氣體有 0.015M Pa、0.5 M Pa、8.5（或者其他）M Pa三個(gè)級別，這樣就使得傳熱系統(tǒng)溫度梯度較復(fù)雜，只有合理的溫差分布才是降低能耗的關(guān)鍵，為此在流程組織上特設(shè)置一個(gè)污氮與高壓空氣換熱器。

（3）理論上講是多股流混合介質(zhì)設(shè)計(jì)在同一換熱器里，讓各介質(zhì)傳熱自動(dòng)平衡，能耗最低，但是這樣會造成全部換熱器均為高壓換熱器，會造成投資的急劇增加，所以換熱器組織還是采用高低壓分開的辦法，更為經(jīng)濟(jì)些。

（4）一般選擇高壓液空或者液氮壓力在臨界壓力以上，無液化段，液氧超臨界壓力換熱。對同一種物質(zhì)來說，較高的飽和壓力對應(yīng)較高的飽和溫度。提高壓力則可以提高液化溫度，使氣體變得容易液化。即在一定溫度下，可以通過提高壓力來使它液化。但是，對每一種物質(zhì)來說，當(dāng)溫度超過某一數(shù)值時(shí)，無論壓力提得多高，也不可能再使它液化。這個(gè)溫度叫“臨界溫度”。臨界溫度是該物質(zhì)可能被液化的最高溫度。與臨界溫度對應(yīng)的液化壓力叫臨界壓力。

不同的物質(zhì)具有不同的臨界溫度和臨界壓力，如表1所示。

在臨界溫度及臨界壓力下，氣態(tài)與液態(tài)已無明顯差別；超過臨界壓力時(shí)，溫度降至臨界溫度以下就全部變?yōu)橐后w，沒有相變階段和相變潛熱。反之的氣化過程也相同。

對內(nèi)壓縮流程，液氧在裝置內(nèi)壓縮到所需的壓力后再在高壓熱交換器中復(fù)熱氣化。如果液氧的壓縮壓力低于臨界壓力(例如煉鋼用氧壓力3.0M Pa)，則在熱交換器的氣化過程中，有一段吸收熱量、溫度不變的氣化階段，然后才是氣體溫度升高的過熱階段；如果液氧的壓縮壓力高于臨界壓力(例如化工用氧壓力6.0M Pa或更高)，則在熱交換器的氣化過程中，沒有一個(gè)溫度不變的氣化階段，這將影響高壓熱交換器的傳熱性能，在設(shè)計(jì)時(shí)需要充分考慮。

正是由于超臨界狀態(tài)換熱具有很好的性能，所以一般液體空分或者液化裝置選擇3100k Pa作為循環(huán)機(jī)的排壓（膨脹機(jī)增壓端增壓后壓力在臨界壓力之上），使得高壓液化空氣能夠有很均勻的換熱性能，能節(jié)省一定的能耗，尤其冷端不至于需要大量高品質(zhì)冷量才能液化，這是超臨界壓力換熱較臨界壓力以下流體換熱的優(yōu)勢。

表1 不同物質(zhì)的臨界溫度和壓力

4 換熱器系統(tǒng)設(shè)計(jì)

換熱系統(tǒng)嚴(yán)格來說多股流混合介質(zhì)設(shè)計(jì)在同一換熱器里，讓各介質(zhì)傳熱自動(dòng)平衡，能耗最低，但是這樣對于內(nèi)壓縮流程會造成全部換熱器均為高壓換熱器，會造成投資的急劇增加，所以2萬等級以上內(nèi)壓縮換熱器組織還是采用高低壓分開的辦法，更為經(jīng)濟(jì)些，2萬等級以下采用全部高壓換熱器配置。

換熱器設(shè)計(jì)遵循同一端面物流溫度相等原則（這樣換熱效果最佳），不允許出現(xiàn)跨通道換熱（即負(fù)溫差，流體既放熱又吸熱，導(dǎo)致?lián)Q熱面積無效），同時(shí)考慮0.3K的金屬熱傳導(dǎo)損失，對最小換熱溫差有一定要求。

熱端溫差同冷損直接相關(guān)，所以對于制冷能耗影響較大，熱端溫差大，制冷流路的能耗損失大。所以制冷流路較弱的流程（不設(shè)置增壓機(jī)，膨脹空氣進(jìn)上塔流程，膨脹空氣量大則對精餾不利）熱端溫差不宜大，低壓膨脹機(jī)進(jìn)氣設(shè)置產(chǎn)液與不產(chǎn)液兩個(gè)抽口，以保證換熱。而對于制冷流路較強(qiáng)（膨脹空氣進(jìn)下塔）的流程則可以適當(dāng)放大，因?yàn)閮?nèi)壓縮流程復(fù)熱流路能耗影響較大，擴(kuò)大熱端溫差可減小復(fù)熱能耗（將熱段溫差擴(kuò)大，可以使中抽量大，產(chǎn)液多），所以內(nèi)壓縮流程熱端溫差3K和4K能耗幾乎相等，尤其產(chǎn)液體較大的場合；而對于單純以液體產(chǎn)品為主的裝置，制冷流路則很重要，要求熱端溫差在滿足換熱的情況下盡可能小。

熱端溫差推薦值：

內(nèi)壓縮流程：分體式、低壓換熱器：3K，高壓換熱器：4K，4.5K，5K，混合式換熱器：4K；

外壓縮流程：2.5K，3K；

液體裝置：2.5K，3K，3.5K，4K。

當(dāng)然換熱器長度（長度長，阻力大，能耗高）與面積（長度長，面積大可以使得溫差小，能耗低）是兩個(gè)矛盾體，而厚度與寬度則是受釬焊爐尺寸限制。

冷端溫差與有效能損失有關(guān)，溫差越小，有效能利用率越高，一般取主要流體溫差3K。換熱流路布置的原則為正反流壓力相近布置原則（即冷流體較熱流體壓力等級相近且低，例如內(nèi)壓縮如果有壓力氮?dú)?，?yōu)先配入高壓主換熱器），換熱溫差小（在最小溫差以上，不得出現(xiàn)跨通道換熱），這樣有效能的損失最小。

換熱器布置方式有：全部采用高壓換熱器混合式（內(nèi)壓2萬等級以下，上段中抽再生污氮?dú)猓?；高低壓分開混合式（2萬等級以上空分，所有換熱器物流平均分配）；全低壓換熱器分體式（即返流不同流股單獨(dú)設(shè)置換熱器，將正流空氣按照焓值分別配置，為量小的場合）和混合式（所有換熱器平均分配物流，為量大的場合）。換熱器的阻力影響能耗，一般低壓反流14～16k Pa，正流12～15k Pa。

對于過冷器，除了逆流布置形式，已開發(fā)出新型的錯(cuò)流式過冷器，新型的錯(cuò)流式過冷器氣體側(cè)使用新型翅片，大大提高了換熱效率，比傳統(tǒng)過冷器輕5%，截面減小了16.5%，芯體無拼接，降低了氣側(cè)33%的流動(dòng)阻力，制造周期短，冷箱內(nèi)布置方便。

總管道采用直管一通到底方式由于無彎管阻力小分配較均勻，流路配置較推薦采用此種方式，氣流分配盡可能減少彎頭，一般采用A F TA R R O W軟件進(jìn)行阻力分析，以使得換熱器的分布和走向最佳。

主換熱器（6.0M Pa以下）國產(chǎn)能夠滿足（但是阻力偏大），也可以采用進(jìn)口（進(jìn)口阻力低2～5k Pa，采用高效翅片，噸位小，更緊湊）；6000k Pa以上采用進(jìn)口（進(jìn)口承壓高，可滿足20000k Pa）。

5 換熱溫差的影響

在主換熱器內(nèi)任意一個(gè)與氣（液）流方向垂直的截面，則很明顯，從主換熱器熱端到這個(gè)截面之間的熱流體放出的熱量等于冷流體吸收的熱量。假設(shè)在這個(gè)截面的高壓空氣（液空）的溫度為x，則可確定在這一點(diǎn)的高壓空氣（液空）和低壓空氣（指熱段）的焓值，因進(jìn)入熱端的高壓空氣和低壓空氣的焓值是已確定的，故根據(jù)焓差與流量的乘積就可計(jì)算出流體從熱端到此截面之間的放熱量。冷流體吸收的熱量與熱流體放出的熱量相等，冷流體出主換熱器熱端的狀態(tài)（包括焓值）是已經(jīng)確定了的，這樣冷流體在此截面的焓值就可以計(jì)算出來，從而可以得到冷流體在此截面的溫度t。再將x與t相減，就得到此截面熱流體與冷流體之間的傳熱溫差。

傳熱溫差與不可逆損失的關(guān)系。溫差是傳熱過程的推動(dòng)力，溫差越大，則傳熱作用越強(qiáng)。一般來說，在傳熱量一定時(shí)，傳熱溫差越大，則所需要的換熱面積就可以減少。但是溫差越大，則傳熱過程的有效能損失也就越大。因溫差引起的傳熱過程的有效能損失計(jì)算公式為：

Π=T0×Q(Th-Tc)/Th×Tc式中，T0為環(huán)境溫度，Q為傳熱量，Th為熱流體溫度，Tc為冷流體溫度，Π為傳熱過程中因存在溫差而產(chǎn)生的火用損失。

公式表明，傳熱溫差與火用損失成正比。

因此，主換熱器內(nèi)的傳熱溫差過大或過小都不好，溫差越大，則由于溫差而產(chǎn)生的火用損失就越大；但是如果傳熱溫差過小，則所需要的換熱面積就大，這樣不僅主換熱器的成本（價(jià)格）要提高，而且換熱器內(nèi)各流體的阻力往往也要增加，從而阻力產(chǎn)生的火用損失也要增加。

相對而言，外壓縮流程空分設(shè)備主換熱器內(nèi)部的傳熱溫差較為均衡，一般在2～6K之間。但在內(nèi)壓縮流程中，因液氧開始汽化時(shí)與全部汽化的傳熱溫差相差很大，換熱器內(nèi)的傳熱溫差會很不均衡。所以一般來說，內(nèi)壓縮流程空分設(shè)備的換熱器（主要是使液氧汽化的換熱器）中的不可逆損失要比外壓縮流程的大，但是如果能合理安排各冷熱流體在主換熱器中的換熱，能正確選擇高壓空氣的壓力和流量，則有可能使得內(nèi)壓縮流程空分設(shè)備主換熱器內(nèi)的傳熱溫差分布相對均衡和合理一些，不可逆損失也小一些。

6 主冷凝蒸發(fā)器的換熱

主冷凝蒸發(fā)器的溫差沿著主冷高度的分布圖見圖1（相變及無相變的各種換熱類型都存在）。

下塔頂部壓力578k Pa，飽和態(tài)氮?dú)猓ńM分N2：0.999997；A r：0.0000003），飽和溫度 95.865K。

上塔底部壓力140k Pa時(shí)，板式頂部液氧（組分O2，0.996，A r：0.004），飽和溫度 93.27K，由于有 2.2 m的液柱靜壓，板式底部壓力165k Pa（此壓力下液氧飽和溫度95.07K），液氧處于過冷態(tài)，過冷度1.8 K，在板式中間隨著液氧的壓力降低（液柱靜壓從底部到頂部，先為全液體，出現(xiàn)氣泡后，逐漸增多，成為氣液混合物，氣體逐漸增多，到板式頂部大約有31%的液體汽化，液氧循環(huán)倍率為3.225，（一般液氧循環(huán)倍率取3～5即可））；對數(shù)溫差1.02K，熱端溫差1.838 K，冷端溫差2.18 K，最小溫差0.5K（一般主冷凝蒸發(fā)器的對數(shù)溫差只需大于0.8K即可滿足）。

液氧過冷區(qū)與液氮液-液換熱，達(dá)到飽和點(diǎn)后，進(jìn)行相變換熱，此時(shí)液氧壓力162k Pa左右，同時(shí)飽和點(diǎn)也隨著壓力的降低（液柱靜壓減?。┒档停貉踹M(jìn)入相變換熱區(qū)（與氮?dú)馔瑸橄嘧儞Q熱區(qū)），壓力降低至板式出口為140k Pa（氣液化合物），69%的液體占液柱靜壓約17k Pa，板式阻力3k Pa，剩余5 k Pa轉(zhuǎn)化為氣液混合物的壓力頭，出口有一定的流速，即勢能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能；而實(shí)際上氣液混合物的出口密度僅僅為液氧的1/40，即液氧隨著相變汽化的進(jìn)行，密度由100%的液體密度，逐漸變?yōu)橄喈?dāng)于2.5%的液體密度，所以嚴(yán)格來說，應(yīng)該是底部所產(chǎn)生的液柱靜壓25k Pa同出口69%的液體的液柱靜壓（氣體忽略）與其動(dòng)能及阻力之和相等，也即mgh=0.69 mgh+0.5×(0.69m)v2+f，但是此公式僅僅適合出口界面，其他界面只需將氣化率0.31改變即可），液氧汽化后出口為飽和態(tài)，氮?dú)庖矠轱柡蛻B(tài)進(jìn)氣，在板式上段進(jìn)行大溫差的相變換熱，但是由于氣液混合物的流速逐漸增大，導(dǎo)致液氧與板式壁面接觸的層面僅僅局限于邊界層，因此受到氣液混合物的流速漸增的影響（未汽化液體無法接觸壁面），換熱實(shí)際上在上段逐漸趨緩（只進(jìn)行氣-氣換熱，液體做垂直上拋運(yùn)動(dòng)，無法貼近壁面，氣相換熱溫差小而較弱），而在流速較緩的中部區(qū)達(dá)到最大（相變換熱），底部由于有過冷區(qū)以及相變區(qū)溫差小，換熱較弱。

所以液氧的換熱為先為過冷態(tài)換熱，然后隨著壓力降低，溫差擴(kuò)大，進(jìn)行變相換熱，隨著壓力的降低，飽和點(diǎn)也隨著降低，溫差逐漸擴(kuò)大，出口地方溫差擴(kuò)大到1.86K（95.86～94.0K），但是由于液相有向上的壓力頭，致使上段液相不能完全接觸到板式壁面，能接觸到的液體汽化后，在壁面形成邊界層，與板式壁面換熱溫差漸漸縮小，換熱微弱，同時(shí)氣-氣無相變換熱效果差，所以在板式上段出口地方換熱又轉(zhuǎn)弱。

所以主冷板式適當(dāng)有個(gè)傾角實(shí)際上對換熱是有利的（可讓主冷板式上部實(shí)現(xiàn)部分氣液分離，這樣液相與板式接觸更充分些），但是液氧循環(huán)倍率會減小，這是不利的地方。另外降膜主冷的板式也可傾斜，這樣更有利于增強(qiáng)換熱減小換熱面積與控制循環(huán)倍率。

圖1 主冷凝蒸發(fā)器溫差沿主冷高度分布圖

7 進(jìn)口高壓板式

在國外，無論是在空分裝置還是乙烯生產(chǎn)裝置、天然氣液化裝置，高壓鋁制板翅式換熱器已有多年的應(yīng)用業(yè)績，高壓換熱器的主要制造公司有法國N O R D O N、美國C H A R T、日本神鋼、德國林德等，但德國林德僅供應(yīng)其自己公司，在國際上訂單較多主要是法國N O R D O N、美國C H A R T、日本神鋼的產(chǎn)品。

高壓板式溫差曲線如圖2。

8 結(jié)束語

目前板翅式換熱器在天然氣液化和分離、油田氣和合成氨生產(chǎn)、航空、汽車、內(nèi)燃機(jī)車、氫氦液化、制冷、空調(diào)等領(lǐng)域得到越來越廣泛的應(yīng)用。

自從1930年英國M a r s t o nE x c e l s i e r公司利用銅合金浸漬釬焊方法制成航空發(fā)動(dòng)機(jī)用板翅式換熱器以來，板翅式換熱器的試驗(yàn)和理論研究、設(shè)計(jì)制造不斷得到深入，由于板翅式換熱器具有傳熱效率高、結(jié)構(gòu)緊湊輕巧、適應(yīng)性大等一系列優(yōu)點(diǎn)，所以近半個(gè)世紀(jì)來被廣泛使用于空分設(shè)備中，并在空分設(shè)備流程的工作壓力降低、整機(jī)液化率提高、節(jié)省能耗等方面起到重要作用。

一般通過翅片的優(yōu)化和通過改變傳熱機(jī)理，通過A F TA R R O W阻力分析軟件對不同換熱器布置模式下系統(tǒng)阻力進(jìn)行分析，可以找到合適的換熱器的布置和走向方案。

換熱系統(tǒng)與空分設(shè)備的節(jié)能緊密相關(guān)，可通過提高板翅式換熱器的翅片性能，提高換熱器效率，強(qiáng)化主冷凝蒸發(fā)器的換熱效率，降低主冷溫差，合理配置管道以及單元設(shè)備的布置降低管道和單元設(shè)備布置不合理帶來的壓力損失，適當(dāng)降低流體的流速來降低管道的阻力等措施來降低能耗，

圖2 高壓板式溫差曲線

從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能目的。