11.3板翅式风冷却器
板翅式换热器于20世纪30年代由英国马尔斯顿·艾克歇尔瑟公司（Marston Excelsion Ltd）首先制作生产，1942年美国人诺尔利斯（R.H.Norris）首先进行了各种翅片研究，找出了这些翅片的传热因子j，摩擦因子f与雷诺数Re的关系，1945年美国斯坦福大学以凯斯（W.M.Kays）和伦敦（A.L.London）二人为主，进行了紧凑式传热表面的研究，他们的研究成果汇集成着名的“紧凑式换热器”（COMPACT Exchangers）一书，这本书已成为设计计算板翅式换热器最基本的参考文献。美国的曲莱恩公司（Traneco）和司徒华脱·华纳公司南温特分厂（South Wind Divslon of steward Warner Corp），法国的CEMAT公司，日本的神户制钢所和住友精密工业株式会社，苏联的莫斯科鲍曼高等工业学校以及西德、比利时、捷克等主要工业国家，对板翅式换热器也进行了研究和制造，到目前为止，这种换热器已被应用到石油、化学、电子、空气分离、低温、车辆、船舶、动力机械、导弹、原子能和宇宙航行等工业部门中，并证明是新型高效的换热器之一。现以YFCL－200型为例予以说明。
1.YFCL－200型冷却器组成
YFCL－200型冷却器组成同其他风冷却器一样，由本体、油泵、风扇、油流继电器、蝶阀等组成。
2.YFCL－200冷却器性能。
3.YFCL－200型特点
（1）结构紧凑：由于流道截面很小，单位体积的传热面积要比翅片管式大得多。YFCL－200板翅式的本体体积是YF－200翅片管式冷却器本体体积的40%，YFCL－200的单位体积的传热面积是YF－200的173%。
（2）强度高，重量轻：板翅式冷却器是由隔板和特殊形状翅片钎焊而成，特殊形状的翅片既是主要的散热表面，又是两隔板的支撑，故有很高的强度，工作压力最高可达64kg/cm2，不仅能承受运输所造成的振动和变压器运行过程中本体造成的振动，还能承受地震所产生的振动。由于是用铝合金制造，翅片厚度只有0.2～0.3mm，结构又很紧凑，因而具有重量轻的特点。YFCL－200本体的重量是YF－200的38.6%。
（3）辅机损耗率小：由于板翅式风冷却器具有较大的传热面积，风流量和油流量可以减小，油泵和风扇的功率相应减小，YFCL－200的辅机损耗率是YF－200的68.2%。
（4）噪声低：翅片管式冷却器的冷却管簇一般是按正三角形排列的，其空气流道曲折，而板翅式冷却器的气道与空气流动方向是平行的，其空侧阻力比翅片管式要小得多，冷却器的噪声是与风阻的二次方，风量的一次方的对数成比例，故板翅式冷却器的噪声比管翅式的要低5dB，比YF－200的低7dB。
（5）寿命长
（6）耐腐蚀性能强：铝的表面在大气中容易形成稳定而致密的氧化铝薄膜，对内部进行保护，因此有良好的耐腐蚀性，但过去一般认为录的耐腐蚀性能不好，那是由于铝中含有较多的杂质，铝和这些杂质发生电化反应，促进了铝的腐蚀，近年来随着冶炼技术的发展，已生产出了耐腐蚀性能良好的高纯度铝，因此不必为铝的腐蚀问题担心。
（7）可靠性高：保定变压器厂生产的CYF－300板翅式冷却器于1985年在大同第二发电厂投入运行，已运行19年，没有出现过问题，并于2004年7月8日提供了“CYF－300型板翅式冷却器运行报告”，认为冷却器整体运行情况良好。
（8）气道堵塞问题：翅片管式冷却器存在灰尘和昆虫附着在翅片上的问题，板翅式冷却器也存在同样的可能性，当气道出现堵塞时，冷却容量便降低，但局部气道堵塞时，风扇向没有堵塞部分供给的风量增加，使没有堵塞部分的冷却效率提高，因此冷却容量不是与气道堵塞面积成比例地下降，日本日立（株）为了掌握气道堵塞数量和冷却效率之间的关系，用堵塞气道的方法进行冷却性能试验。
（9）油侧清洁度好：由于板翅式冷却器是由铝板钎焊而成，所以油道中不会有金属屑、焊渣、油垢等杂物，比钢翅片管冷却器要清洁，不会污染变压器油。
（10）性价比：在1985年时CYF－300板翅式风冷却器所用的铝板均为进口，它的价格是YF－300翅片管式冷却器的250%，故未能推广使用，近年来板翅式冷却器所用的铝板国内能批量生产，而且冷却器制造工艺也有很大改进，故成本大为降低，其销售价格和管翅式的相近。
11.4板翅式冷却器传热计算
板翅式冷却器基本上和管翅式冷却器的计算方法相同，有以下几处不同。
1.管翅式冷却器习惯采用努谢尔特数（Nu），而板翅式冷却器习惯使用司塔顿数（St）。
2.翅片效率和表面效率
a.翅片效率：是翅片的平均温差与翅片根部的温差的比值。
b.表面效率：是把二次传热面和一次传热面等同看待（总的传热面就等于一、二次传热面相加），而传热温差都等于一次传热面的传热温差tw-T时对总传热面积所需打的折扣。由于F2/FO总是小于1，所以表面效率。总是大于翅片效率ηf。
3.同时求油侧和空气侧的传热系数和安全系数
11.5冷却器工作容量选择
1.温升与冷却容量的关系
JB/T8315－1996规定额定冷却容量是“在冷却器进口油温与进口风温之差为40K时，并在额定油流量和额定空气流量下，所具有的冷却容量”，但变压器在设计时，顶层油温升不一定正好40K，此时冷却器的容量就不是额定容量。
（1）法国ALSTHOM公司给出了147-3V风冷却器在不同油温升时的冷却容量-油流量曲线。
（2）保定变压器厂在《CYF－300风冷却器试验研究》中给出冷却容量-油温升曲线。
（3）保定变压器厂的《YF－120风冷却器型式试验报告》中给出冷却容量-油温升曲线。
2.油流量与冷却容量及阻力降的关系
（1）当油流量改变时冷却容量随之改变，根据这类曲线可以判断冷却器设计的油流量和风流量是否合理，如果曲线的斜率过大，说明冷却器的油流量偏小，风流量偏大，此时若冷却器的噪声过大，可以减小风扇的风量来降低冷却器的噪声，如果曲线的斜率过小，说明冷却器的油流量偏大，风流量偏小。这类曲线对改进冷却器设计有帮助。
（2）按需要的油流量从曲线上查出冷却器的阻力降，再加上变压器和联接管路的阻力降，就可考核变压器油泵的扬程是否能满足设计要求。
3.风量与冷却容量的关系
风冷却器的风量不易测量，标准没有规定测量方法。保定变压器研究所在1984年根据哈尔滨空调节机厂制定的“空气冷却器现场标定方法（管外空气侧）”测量空气流量，但误差较大。现在保定天威集团、北京原子能科学研究院、日本多田电机（株）在测量冷却器容量时都不测量风量，但对停风扇时的冷却器容量保定变压器厂和瑞典ASEA公司都做了不少工作。
（1）停风扇时冷却器容量
①瑞典ASEA公司的VVAH型钢板板翅式风冷却器，只用1台风扇，其额定冷却容量为170kW，当风扇停止运行时，其冷却容量为8kW，相当于额定容量的4.7%。
②保定变压器研究所在CYF－300板翅式风冷却器试验研究中给出不同数量风扇停止运行时的冷却容量。CYF－300风冷却器共使用6台风扇，额定容量为359.76kW。
③保定变压器厂高压试验室在1985年的“YF－120风冷却器试验报告”中得出停风扇的冷却容量见表11‐10，YF－120风冷却器共4台风扇，额定冷却容量为103kW。
④保定变压器研究所在86年的“日本NEFP－3－2LFT－P（300kW）冷却器试验报告中得出停风扇的冷却容量，NEFP型风冷却器共2台风扇，额定容量为292.31kW。
（2）风扇和油泵全停时的冷却容量
①瑞典ASEA公司的VVAH型风冷却器的额定冷却容量为170kW，当风扇和油泵全停时的冷却容量为6.5kW，相当于额定容量的3.8%。
②保定变压器研究所和北京原子能科学研究院测定冷却器的容量时是用油侧功率和电功率进行平衡的，当油泵停止运行时，油流量为零，油侧冷却功率也为零，无法进行热平衡，故未测定风扇和油泵全停时的冷却容量。
风扇全停时的冷却容量与风扇、油泵全停时的冷却容量相差无几（ASEA公司的VVAH型冷却器两者容量相差0.9%）。因此，当风扇全停可当作风扇，油泵全停情况来处理。风冷却器控制箱设计时，应考虑工作冷却器在风扇全停时自动退出运行，而自动投入备用冷却器。冷却器制造厂在编写使用说明书时，应提供风扇停止运行时的冷却容量值，便于用户及时采取措施，目前有些用户当部分风扇故障时冷却器仍在继续运行。
4.油温与阻力降-油流量曲线的关系
变压器油的黏度随着温度的降低而增加，阻力降-油流量曲线也随之变化。
①瑞典ASEA公司的VVAH型冷却器给出了在不同温度下的阻力降-油流量曲线。
②1989年2月保定变压器厂开发部在YF－120风冷却器上做油温与油流量的关系。
从这6个点中可看出油流量是随着油温升高而增加，油温在40℃以上时阻力降-油流量曲线的变化不大，故JB/T8315规定冷却器油路压降测试，在油温60°±2℃时读取差压计的数值。
