铝制板翅式换热器的性能主要取决于翅片表面的传热与流动特性。常见的翅片型式包括平直翅片、锯齿翅片、波纹翅片和百叶窗等，其中锯齿形翅片因能不断打断边界层发展，传热性能最好，在板翅式换热器应用中占有重要地位。试验研究表明，锯齿翅片传热性能最优但压降最大；平直翅片压降最小但传热性能相对较低；开孔形翅片介于两者之间，适合需要平衡传热与阻力的场合。平直翅片的试验数据表明，空气流速2.2～5.6m/s时，翅片间空气侧对流传热系数为50～141W/(m²·℃)，流动摩擦压降为40～90Pa，实现高效换热的空气流速为2.2～3.7m/s。翅片结构参数方面，翅片间距对传热和阻力影响较小，翅片长度和高度则有重要影响。国产翅片与国外先进水平的对比试验表明，国产翅片摩擦阻力与国外接近甚至更低，但传热性能大约低10%，尤其在Re>4000时性能下降更明显，加工工艺和制造精度仍有提升空间。铝制板翅式热交换器执行NB/T 47006-2019标准，设计压力可达10.0MPa，设计温度覆盖-269℃～200℃。江苏航烨能源根据用户介质工况进行翅片型式定制选型，基于翅片性能试验数据进行校核，确保换热器在满足传热要求的同时压降控制在允许范围内。
一、不同翅片型式的传热性能有多大差异？
有研究者进行了三种翅片形式（锯齿形、开孔形及平直形）的七种翅片表面的试验研究，得出了传热因子j和摩擦因子f相对于雷诺数Re的试验。试验结果表明，锯齿翅片因能不断打断边界层发展，传热性能最好，但压降也最大；平直翅片压降最小，但传热性能相对较低；开孔形翅片介于两者之间。
不同翅片型式传热与阻力性能对比
翅片型式 | 传热性能 | 阻力特性 | 适用场景 |
锯齿形翅片 | 最好（不断打断边界层） | 压降最大 | 需要强化传热的场合 |
开孔形翅片 | 中等 | 压降中等 | 平衡传热与压降 |
平直翅片 | 较低 | 压降最小 | 一般换热需求、压降受限场合 |
二、平直翅片的传热系数到底是多少？
通过空气-水传热试验，对平直翅片的流动传热性能进行了研究。试验结果表明，空气流速2.2~5.6m/s时，翅片间空气侧的对流传热系数为50~141W/(m²·℃)，流动摩擦压降为4090Pa。实现翅片高效换热的空气流速是2.23.7m/s。
平直翅片典型工况下的传热与阻力数据
空气流速 (m/s) | 对流传热系数 W/(m²·℃) | 流动摩擦压降 (Pa) |
2.2 | 约50 | 约40 |
2.2～3.7 | 50～100 | 40～70 |
3.7～5.6 | 100～141 | 40～90 |
三、翅片结构参数对性能有什么影响？
有研究对11种不同结构参数的平直翅片进行了试验，分析了翅片间距、翅片高度、翅片长度对其传热和流动阻力的影响。结果表明，翅片间距对传热和流动阻力影响较小，而翅片长度和高度对其传热和流动阻力有重要影响。
另有研究立足于一台翅片材料为铝的板翅式换热器算例，研究了板翅式换热器的翅片厚度、板间距以及翅片节距的变化对换热器性能的影响。翅片厚度增加会提高换热面积和传热系数，但也会增加重量和成本；板间距的变化会影响流道截面积和流速分布；翅片节距的减小会增加传热面积但同时增大流动阻力。
四、国内翅片与国际先进水平差距在哪？
有研究对国产翅片与国外翅片进行了对比试验。试验结果表明，国产翅片的摩擦阻力与国外接近，甚至低于国外，而传热性能大约低10%。在Re>4000时，随着雷诺数的继续增大，国产翅片传热性能降低较快，这说明国产翅片的加工工艺、制造精度和材料冶金工艺等虽已接近国外先进水平，但还有待进一步改进。
五、总结
我们在铝制板翅式换热器的设计中，根据用户具体的介质工况（温度、压力、流量、允许压降）进行翅片型式的定制选型——需要强化传热的选用锯齿翅片，压降受限的选用平直翅片，需要平衡的选用开孔形翅片。所有选型方案均基于翅片性能试验数据进行校核，确保换热器在满足传热要求的同时，压降控制在允许范围内。
