換熱器是什么

換熱器是將熱流體的部熱量傳遞給冷流體的設備，又稱熱交換器。它的主要功能是保證工藝過程對介質(zhì)所要求的特定溫度。

它可以在不同溫度的兩種或兩種以上流體間實現(xiàn)物料之間傳遞熱量，使熱量由溫度較高的流體傳遞給溫度較低的流體，使流體溫度達到流程規(guī)定的指標，以滿足工藝條件的需要，同時換熱器也是提高能源利用率的主要設備之一。

換熱器的作用

換熱器的應用廣泛，日常生活中取暖用的暖氣散熱片、汽輪機裝置中的凝汽器和航天火箭上的油冷卻器等，都是換熱器。在石油、化工、輕工、制藥、能源等工業(yè)生產(chǎn)中，換熱器常常用作把低溫流體加熱或者把高溫流體冷卻，把液體汽化成蒸汽或者把蒸汽冷凝成液體。換熱器既可是一種單元設備，如加熱器、冷卻器和凝汽器等；也可是某一工藝設備的組成部分，如氨合成塔內(nèi)的換熱器。換熱器是化工生產(chǎn)中重要的單元設備，根據(jù)統(tǒng)計，熱交換器的噸位約占整個工藝設備的20%有的甚至高達30%，其重要性可想而知

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換熱器的原理

換熱器的工作原理是：換熱器中流體的相對流向一般有順流和逆流兩種。順流時，入口處兩流體的溫差最大，并沿傳熱表面逐漸減小。逆流時，沿傳熱表面兩流體的溫差分布較均勻。

在冷、熱流體的進出口溫度一定的條件下，當兩種流體都無相變時，以逆流的平均溫差最大順流最小。在完成同樣傳熱量的條件下，采用逆流可使平均溫差增大，換熱器的傳熱面積減小；若傳熱面積不變，采用逆流時可使加熱或冷卻流體的消耗量降低。前者可節(jié)省設備費，后者可節(jié)省操作費，故在設計或生產(chǎn)使用中應盡量采用逆流換熱。

換熱器原理其實就是通過熱傳導，將一邊物體的熱量傳遞給另一邊的物體。但是根據(jù)換熱器種類的不同具體的工作原理和使用方法也不同，比如空氣換熱器是主要用于干燥系統(tǒng)中空氣加熱，它是熱風裝置中的主要設備

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換熱器型號含義

1、前端管箱形式

A：平蓋管箱；

B：封頭管箱；

C：用于可拆管束與管板制成一體的管箱；

N：與管板制成一體的固定管板管箱；

D：特殊高壓管箱；

2、殼體形式

E：單程殼體；

F：具有縱向隔板的雙程殼體；

G：分流；

H：雙分流；

I：U形管式換熱器；

J：無隔板分流（或冷凝器殼體）；

K：斧式重沸器；

O：外導流；

3、后端結構型式

L：與A相似的固定管板結構；

M：與B相似的固定管板結構；

N：與C相似的固定管板結構；

P：填料函式浮頭；

S：鉤圈式浮頭；

T：可抽式浮頭；

U：U形管式；

W：帶套管填料函式浮頭

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換熱器種類

換熱器按傳熱原理分類

1、表面式換熱器

表面式換熱器是溫度不同的兩種流體在被壁面分開的空間里流動，通過壁面的導熱和流體在壁表面對流，兩種流體之間進行換熱。表面式換熱器有管殼式、套管式和其他型式的換熱器。

2、蓄熱式換熱器

蓄熱式換熱器通過固體物質(zhì)構成的蓄熱體，把熱量從高溫流體傳遞給低溫流體，熱介質(zhì)先通過加熱固體物質(zhì)達到一定溫度后，冷介質(zhì)再通過固體物質(zhì)被加熱，使之達到熱量傳遞的目的。蓄熱式換熱器有旋轉(zhuǎn)式、閥門切換式等。

3、流體連接間接式換熱器

流體連接間接式換熱器，是把兩個表面式換熱器由在其中循環(huán)的熱載體連接起來的換熱器，熱載體在高溫流體換熱器和低溫流體之間循環(huán)，在高溫流體接受熱量，在低溫流體換熱器把熱量釋放給低溫流體。

4、直接接觸式換熱器

直接接觸式換熱器是兩種流體直接接觸進行換熱的設備，例如，冷水塔、氣體冷凝器等。

換熱器按用途分類

1、加熱器

加熱器是把流體加熱到必要的溫度，但加熱流體沒有發(fā)生相的變化。

2、預熱器

預熱器預先加熱流體，為工序操作提供標準的工藝參數(shù)。

3、過熱器

過熱器用于把流體（工藝氣或蒸汽）加熱到過熱狀態(tài)。

4、蒸發(fā)器

蒸發(fā)器用于加熱流體，達到沸點以上溫度，使其流體蒸發(fā)，一般有相的變化。

按換熱器的結構分類

可分為：浮頭式換熱器、固定管板式換熱器、U形管板換熱器、板式換熱器等

換熱器選型

換熱器的類型很多，每種型式都有特定的應用范圍。在某一種場合下性能很好的換熱器，如果換到另一種場合可能傳熱效果和性能會有很大的改變。

因此，針對具體情況正確地選擇換熱器的類型，是很重要的。換熱器選型時需要考慮的因素是多方面的，主要有:

1、熱負荷及流量大??；

2、流體的性質(zhì)；

3、溫度、壓力及允許壓降的范圍；

4、對清洗、維修的要求；

4、設備結構、材料、尺寸、重量；

6、價格、使用安全性和壽命；

在換熱器選型中，除考慮上述因素外，還應對結構強度、材料來源、加工條件、密封性、安全性等方面加以考慮。所有這些又常常是相互制約、相互影響的，通過設計的優(yōu)化加以解決。

針對不同的工藝條件及操作工況，我們有時使用特殊型式的換熱器或特殊的換熱管，以實現(xiàn)降低成本的目的。因此，應綜合考慮工藝條件和機械設計的要求，正確選擇合適的換熱器型式來有效地減少工藝過程的能量消耗。

對工程技術人員而言，在設計換熱器時，對于型式的合理選擇、經(jīng)濟運行和降低成本等方面應有足夠的重視，必要時，還得通過計算來進行技術經(jīng)濟指標分析、投資和操作費用對比，從而使設計達到該具體條件下的最佳設計。

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換熱器設計

換熱器設計基本要求

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，各種不同型式和種類的換熱器發(fā)展很快，新結構、新材料的換熱器不斷涌現(xiàn)。為了適應發(fā)展的需要，中國對某些種類的換熱器已經(jīng)建立了標準，形成了系列。完善的換熱器在設計或選型時應滿足以下基本要求：

1、合理地實現(xiàn)所規(guī)定的工藝條件；

2、結構安全可靠；

3、便于制造、安裝、操作和維修；

4、經(jīng)濟上合理。

板式換熱器設計標準

1、高效節(jié)能：其換熱系數(shù)在3000～4500kcal/m2·°C·h，比管殼式換熱器的熱效率高3~5倍。

2、結構緊湊：板式換熱器板片緊密排列，與其他換熱器類型相比，板式換熱器的占地面積和占用空間較少，面積相同換熱量的板式換熱器僅為管殼式換熱器的1/5。

3、容易清洗拆裝方便：板式換熱器靠夾緊螺栓將夾固板板片夾緊，因此拆裝方便，隨時可以打開清洗，同時由于板面光潔，湍流程度高，不易結垢。

4、使用壽命長：板式換熱器采用不銹鋼或鈦合金板片壓制，可耐各種腐蝕介質(zhì)，膠墊可隨意更換，并可方便在、拆裝檢修。

5、適應性強：板式換熱器板片為獨立元件，可按要求隨意增減流程，形式多樣；可適用于各種不同的、工藝的要求。

6、不串液：板式換熱器密封槽設置泄液液道，各種介質(zhì)不會串通，即使出現(xiàn)泄露，介質(zhì)總是向外排出

換熱器安裝

1、安裝換熱器的基礎必須滿足以使換熱器不發(fā)生下沉，或使管道把過大的變形傳到傳熱器的接管上。

基礎一般分為兩種：一種為磚砌的鞍形基礎，換熱器上沒有鞍式支座而直接放在鞍形基礎上，換熱器與基礎不加固定，可以隨著熱膨脹的需要自由移動。另一種為混凝土基礎，換熱器通過鞍式支座由地腳螺栓將其與基礎牢固的連接起來。

2、在安裝換熱器之前應嚴格的進行基礎質(zhì)量的檢查和驗收工作，主要項目如下：

基礎表面概況；基礎標高，平面位置，形狀和主要尺寸以及預留孔是否符合實際要求；地腳螺栓的位置是否正確，螺紋情況是否良好，螺帽和墊圈是否齊全；放置墊鐵的基礎表面是否平整等。

3、基礎驗收完畢后，在安裝釬焊式板式換熱器之前在基礎上放墊鐵，安放墊鐵處的基礎表面必須鏟平，使兩者能很好的接觸。墊鐵厚度可以調(diào)整，使換熱器能達到設計的水平高度。墊鐵放置后可增加換熱器在基礎上的穩(wěn)定性，并將其重量通過墊鐵均勻地傳遞到基礎上去。墊鐵可分為平墊鐵、斜墊鐵和開口墊鐵。其中，斜墊鐵必須成對使用。地腳螺栓兩側(cè)均應有墊鐵，墊鐵的安裝不應妨礙換熱器的熱膨脹。

4、換熱器就位后需用水平儀對換熱器找平，這樣可使各接管都能在不受力的情況下連接管道。找平后，斜墊鐵可與芝座焊牢，但不得與下面的平墊鐵或滑板焊死。當兩個以上重疊式換熱器安裝時，應在下部換熱器找正完畢，并且地腳螺栓充分固定后，再安裝上部換熱器。可抽管束換熱器安裝前應抽芯檢查，清掃，抽管束時應注意保護密封面和折流板。移動和起吊管束時應將管束放置在專用的支承結構上，以避免損傷換熱管。

5、根據(jù)換熱器的形式，應在管式板式換熱器的兩端留有足夠的空間來滿足條件（操作）清洗、維修的需要。

浮頭式換熱器的固定頭蓋端應留有足夠的空間以便能從殼體內(nèi)抽出管束，外頭蓋端必須也留出一米以上的位置以便裝拆外頭蓋和浮頭蓋。

6、固定管板式換熱器的兩端應留出足夠的空間以便能抽出和更換管子，并且用機械法清洗管內(nèi)時。兩端都可以對管子進行刷洗操作，U形管式換熱器的固定頭蓋應留出足夠的空間以便抽出管束，也可在其相對的一端留出足夠的空間以便能拆卸殼體。

7、換熱器不得在超過銘牌規(guī)定的條件下運行。應經(jīng)常對管，殼程介質(zhì)的溫度及壓降進行監(jiān)督，分析換熱管的泄漏和結垢情況

換熱器清洗

1、除垢清洗

根據(jù)垢量確定清洗循環(huán)時間和藥劑量，在清洗槽循環(huán)水內(nèi)按比例加入配置好的除垢清洗劑將全部鍋爐垢質(zhì)清洗下來

2、清水清洗

將清洗設備和鍋爐連接好后，要用清水循環(huán)清洗10分鐘，檢查系統(tǒng)狀態(tài)，是否有泄漏，同時將浮銹清洗掉。

3、剝離防腐清洗

按比例在清洗槽循環(huán)水內(nèi)加入表面剝離劑和緩釋劑，循環(huán)清洗20分鐘，使垢質(zhì)和清洗的各部件的分離，同時對沒有結垢的物體表面進行防腐處理。

4、鈍化鍍膜處理

加入鈍化鍍膜劑，對鍋爐清洗系統(tǒng)進行鈍化鍍膜處理，防治管路和部件腐蝕以及新的銹垢生成