板翅式换热器，亦称紧凑式或钎焊铝制换热器，乃至二次表面换热器，凭借其卓越的传热性能、紧凑的结构设计、轻盈坚固的材质、广泛的适应性以及良好的经济性，历经半个多世纪的持续演进，已成为众多工业领域的优选设备。从空气分离到石油化工，从航空技术到陆海交通，乃至动力工程等广泛行业，均可见其身影，发挥着不可或缺的热量交换作用，彰显了其在现代工业体系中的重要地位。

1 板翅式换热器的结构特点

1.1 基本结构

板翅式换热器的结构虽多样，其核心板束单元设计却保持了一致性。如图1所示，典型的板束单元由相邻隔板间巧妙嵌入的翅片与封条构成，这些组件共同围合成一个个通道，实现了热量的高效传递。这种结构设计不仅紧凑，而且为流体提供了充足的换热面积，确保了换热效率。

图1 板束单元结构

通过将各个通道以不同方式层层堆叠与精心排列，再经过钎焊工艺紧密联结成一个整体，我们构建出了多样化的板束结构，包括经典的逆流、错流以及混合的错逆流形式（常称为芯体），如图2所示，这种设计实现了热交换过程的高度灵活性与效率。

图 2 介质流动方式

在板翅式换热器的构造中，板束两侧常额外设置1至2层强化结构层，即所谓的假通道，以增强整体强度而无需流通介质。随后，将精心设计的介质进出口分配段（导流片）与集流箱（封头）装配于板束之上，共同构成一个功能完备的板翅式换热器。如图3清晰展示，此类型换热器主要包含五大核心组件：翅片a负责热传递，隔板b分隔介质，封条c确保密封，分配段d引导介质流动，以及集流箱e汇集流体，共同协作以实现高效的热交换过程。

1.2 翅片

翅片作为板翅式换热器的关键组件，其设计旨在最大化传热面积，提升换热器的紧凑度与效率，同时充当隔板的支撑结构，增强换热器的整体强度与承压能力。如图4所示，翅片形态多样，包括平直、锯齿、多孔及人字波纹等经典形式，国际上还引入了百叶窗式、片条式及钉状（或针状）等创新设计。在选择翅片类型时，需全面考量最高工作压力、传热性能、允许压降、流体特性、流量大小及是否涉及相变等关键因素，以确保换热器能够高效、稳定地运行。

图3逆流板翅式换热器结构

图 4 翅片类型

1.3 传热机理

板翅式换热器，作为间壁式换热器的代表，其独特之处在于引入了扩展的二次表面（翅片），这一设计使得传热过程不仅限于一次表面（隔板），更在二次表面（翅片）上广泛展开，显著提升了传热效率。图5直观地展示了其传热机理。然而，板翅式换热器也面临一些挑战，其制造工艺复杂且标准严苛，同时，通道结构复杂易导致堵塞，给清洗与维护工作带来难度。此外，一旦发生腐蚀导致内漏，修复过程也极为困难。

图5 翅片表面传热机理

2 板翅式换热器技术的发展

2.1 钎焊工艺发展

铝制板翅式换热器的钎焊工艺多样，涵盖盐浴浸渍、高温炉钎焊（辅以气体保护）、真空钎焊及无焊剂钎焊等。传统上，盐浴浸渍钎焊以其技术成熟而著称，它凭借盐浴的高热容量和卓越的渗透性，确保工件迅速且均匀地达到钎焊温度，焊缝既均匀又牢固，有效避免了局部过热。此外，浴盐的浮力特性还能缓解工件在高温下的形变问题。然而，高昂的管理费用、显著的能耗与盐耗，以及浴盐对铝材的潜在腐蚀风险，促使该工艺逐渐让位于真空钎焊。

真空钎焊则是一种在真空环境中无需钎剂即可完成钎焊的先进方法。该方法通过直接将由隔板、翅片及隔条构成的铝制板翅式换热器置于真空腔内加热，实现了低能耗、零盐耗及无污染的绿色生产模式。同时，真空钎焊还具备成品率高、工序简化及高度自动化的优点。尽管钎焊技术在提升铝制板翅式换热器的耐压能力上存在一定局限，但扩散熔化焊技术的兴起为新材料（如钛合金、不锈钢）板翅式换热器的耐压性能提升提供了新方案，近年来相关技术的发展亦日益成熟。

2.2 新型材料开发

铝制板翅式换热器的性能瓶颈在于其最高承压能力仅达9MPa，且最高工作温度限制在300℃。为了突破这些限制，提升换热器的使用压力、温度范围及耐腐蚀性能，开发采用新型材料的板翅式换热器成为关键路径。其中，钛合金、不锈钢及聚四氟乙烯等新材料已逐步应用于生产实践，尤其是不锈钢板翅式换热器的研发最为成熟。

不锈钢材料家族中，奥氏体不锈钢因其优越性能而应用最为广泛。在不锈钢板翅式换热器的制造中，钎焊与熔化焊是两种主要的连接技术，而钎焊材料则涵盖了银基、铜基、锰基、镍基、金属及含铅钎料等多种选择。为了优化钎焊过程，受控保护气真空钎焊方法被广泛采用。此外，近年来还涌现出一种集经济性与高效性于一体的新型工艺——钎焊-热处理一体化工艺，该工艺在真空环境下同时进行钎焊与热处理，不仅确保了接头力学性能与母材相近，还实现了部件的均匀受热，极大降低了变形风险与有害气体影响，无需额外焊后处理即可保持部件表面的光洁度。

2.3 计算机辅助系统

计算机辅助系统在计算机技术的工程实践中占据核心地位，其核心价值在于能够精准模拟现实工作环境，从而捕获并输出详尽的工作参数集。这一能力对于指导与优化实际操作流程至关重要。当我们将计算机模拟技术巧妙融入板翅式换热器的设计流程中，构建出专门的计算机辅助系统时，不仅能够显著提升设计的效率与品质，还能增强设备的实用性与可靠性，展现出极高的应用价值与实用性。

3 总结

本文深入剖析了板翅式换热器的基本构造，详细列举了翅片的多样化类型，并阐述了其独特的传热机制。随后，文章从三个关键维度——钎焊技术的演进、新型材料的研发以及计算机辅助系统的应用，全面回顾了近年来板翅式换热器技术的蓬勃发展轨迹与未来趋势。

航烨能源在能源技术领域，可能通过技术创新、产品应用及市场推广，推动了板翅式换热器的普及与应用，提升了能源设备的能效与可靠性，为能源行业的可持续发展做出了积极贡献。具体贡献详情建议直接查阅航烨能源官方发布的信息。