换热器设计选型与使用

近几年由于新技术发展和新能源开发利用，管壳式换热器厂家各种类型的换热器越来越受到工业界的重视，而换热器又是节能措施中较为关键的设备，因此，无论是从工业的发展，还是从能源的有效利用，换热器的合理设计、制造、选型和运行都具有非常重要的意义。能源是当前人类面临的重要问题之一，能源开发及转换利用已成为各国的重要课题，而换热器是能源利用过程中必不可少的设备，几乎一切工业领域都要使用，化工、冶金、动力、交通、航空与航天等部门应用尤为广泛。 

    1可拆式板式换热器的分类 

    1.1 直接传热式换热器。一种不需传热壁面，由冷流体与热流体直接接触进行换热的操作过程的换热器，此类换热器常用于工业生产中。 

    1.2 间壁传热式换热器。冷、热流体通过管子、板等壁面进行热量交换的传热操作过程的换热器，是最普通的也最常用的换热器，冷、热流体都是流体，可以是空气、烟气、蒸汽、水。这是本文重点进行讨论的换热器类型。 

    1.3 蓄热式换热器。系间歇传热，在废热再生器中是切实可行有效的回收废热的方式，常被用于回收燃烧气体的废热以及蒸汽等用量不均时作为调节手段。

    2 几种换热器的特点及使用在实际设计选型中，往往是已知高温流体与低温流体的两侧进出口温度，在做工艺设计选型时，需要考虑的是有尽可能小的换热面积下，有尽可能大的换热速率，以及较低的设备造价及施工费。另外，在操作运行及维护清洗较方便的前提下考虑换热器的设计选型传热基本方程式:从上式可以看出，在一定的流速下，雷诺数越大，传热系数越大，同时，压力降也越大。 

    2.1 管壳式换热器。管壳式换热器是最常用的普通结构，它包括:固定管板式换热器、U型管壳式换热器、带膨胀节式换热器、浮头式换热器、分段式换热器、套管式换热器等。固定管板式换热器具有结构简单、重量轻、造价低等优点；缺点就是由于热膨胀而引起管子拉弯。U型管壳式换热器就是克服此缺点将管子作成“U”型，一端固定另一端活动，使得换热器不受膨胀的影响，结构较简单，重量轻，其缺点是不能机械清洗、管子不便拆换、单位容量及单位质量的传热量低，适用于温差大、管内流体介质比较干净的场合带膨胀节式换热器可解决膨胀问题，用膨胀接头的结构，故适用温差大的流体和高压流体，因为可将接头拆下来进行清洗，所以可处理易结垢流体，而对低压气体则不适宜，但其缺点就是制造复杂。浮头式管壳换热器，其浮头不与外壳相连，可自由伸缩，这样既解决了热膨胀的问题，也方便清洗，检修时可将管芯抽出即可对于固定管板、列管、套管式换热器每一外壳容积为1m3时，其传热面积约为30～40m3。对U型管壳式换热器、浮头式换热器每一外壳容积为1m3时，其传热面积为70m2左右。 

     以陶瓷替代金属的换热器新技术越来越广泛的应用到轧钢、锻造、冶金、热处理等行业，方盛工业炉长期设计生产各种陶瓷换热器，并为客户提供整套节能整改方案。陶瓷换热器这一新技术将工业窑炉原来用的冷空气变成了热空气，不仅提高了工作效率还节约了大量能源。陶瓷换热器是提高能源利用率的主要设备之一，因而其推广应用前景十分可观。 陶瓷换热器具有以下几点优势： 

1.陶瓷换热器的使用方法直接、简单、快捷、高效、环保、节能。适用于各种环境的燃气工业窑炉的余热回收利用，尤其解决了各种高温工业窑炉余热温度过高无法利用的难题。 

2、国家要求陶瓷换热器温度≥1000℃，本陶瓷换热器≥1450℃，最高可以使用1650℃。

3、由于它耐高温，所以就可以放在高温区域，换热器效果优于金属换热器。 

4、高温情况下替代金属换热器。 

5、解决化工行业热交换、耐腐蚀的难题。 

6、本陶瓷换热器适应性强、耐高温、抗腐蚀、高温强度高、抗氧化性能好、热震性能稳定、使用寿命长。 

7、安装操作方便，不需掺冷风及高温保护，维修成本低，无需对陶瓷换热器进行任何操作

3、热管式换热器热管是利用封装在密闭容器内液体的蒸发与凝结过程，有效地输送热量的一种传热装置。用若干热管作为换热元件而组装的换热器称为热管式换热器。热管式换热器多用于气—气热交换，这时，热管两端的受热段和放热段装有翅片，以提高传热效果。热管式换热器优点在于传热面基本上是等温的，每单位体积的传热面积较大，选择不同的工作工质，可使热管在不同的温度条件下使用，结构比较简单，由热膨胀等引起的问题较小。但是，热管式换热器的首要问题，是作为传热元件的热管内的工质对于所使用的工作环境是有一定临界热输送量和工作温度的极限的，如果超越这一极限温度继续工作，则蒸发段就会“烧干”而停止工作。

 4、结束语 在伴有加热或冷却的操作中，总是存在着各种各样的传热过程，狭义的换热器仅注意回收热量的意义，只是看到传热装置，回收热量的不同和回收的有效程度等的重要性。但通过换热器对废热的回收，使冷流体热焓值得到提高，从而进一步有效地利用了这些废热，这就使换热器有了新的价值，同时对其他也有了新的认识。一般对换热器总是希望冷流体出口温度高些才有利，但是，也不能要求有无限大的传热面积。同时，又因为冷流体两种流体流量比、流体状态、有无传热壁面、设备结构、操作方法等因素，不仅影响传热设备，同时也影响传热过程，所以，对这些因素不仅明确地加以区别是比较困难的，而且也受到换热器选型范围的约束。