基本介紹
- 中文名：熱交換器
- 外文名：heat exchanger
- 又名：熱交換設備
- 作用：使熱量從熱流體傳遞到冷流體
- 類型：滿足規定的工藝要求的裝置
- 分類：間壁式、混合式、蓄熱式、套管式
- 時間：二十世紀20年代
- 發明人：奧斯頓·淳以
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家用類
家用熱交換器解決了集體供暖家庭和冬天用熱水的難題。它的工作原理跟集體供熱的熱交換器原理相同。只是大小和樣式不同而已。
可分為鑄鐵式，筒式，鋼製式，儲水式，板式。
效果都不錯。
鑄鐵式
鑄鐵式的體積大，重量重。但是裡面的銅管買之前可以打開檢查一下，不容易被商家坑騙，而且用過幾年銅管壞了還可以更換。
筒式
筒式的體積小，交換效率高。但用戶不能查看裡面銅管的長度，也不能更換銅管，而且還不太美觀。
鋼製式
鋼製式體積有大有小。用戶也不能查看裡面銅管的長度，而且不能更換銅管。但是比較美觀。
板式
板式，體積很小，重量很小。熱交換效率很高。裡面無銅管。熱交換能力跟層數有關。層數看得見，摸得著。
水垢
以上各種交換器在使用過程中都會產生水垢。用了幾年後會出現水流小，出水不是太熱等情況。但在石家莊等地也出現了專業除垢的公司。通過專業除垢後也能跟新的一樣。石家莊華北商貿城就有這樣的公司。
不鏽鋼熱交換器
不鏽鋼熱交換器是套用材質為不鏽鋼材料的熱交換器，具有非常好的抗氧化特性，安全衛生，廣泛套用食品、醫藥、採暖、生活用水、空調回水等領域。據換熱設備推廣中心的資料顯示，不鏽鋼熱交換器比傳統碳鋼換熱器的換熱效果具有更加良好的傳熱效果，且壽命使用較長。不鏽鋼熱交換器在當前許多領域取得了較為廣泛的套用，該熱交換器採用食品級不鏽鋼材質，具有非常突出的防鏽、防結垢的特性。中國主要生產不鏽鋼熱交換器的地區是山東和江蘇，這兩省是壓力容器生產大省，企業規模比較大，設計和製造能力比較突出。
渦流熱膜換熱器
渦流熱膜換熱器採用最新渦流熱膜傳熱技術的不鏽鋼換熱器，通過改變流體運動狀態來增加傳熱效果，當介質經過渦流管表面時，強力沖刷管子表面，從而提高換熱效率。最高可達10000W/m2℃。
渦流熱膜換熱器
渦流熱膜換熱器這種結構實現了耐腐蝕、耐高溫、耐高壓、防結垢功能。其它類型的換熱器的流體通道為固定方向流形式，在換熱管表面形成繞流，對流換熱係數降低。
渦流熱膜換熱器的最大特點在於經濟性和安全性統一。由於考慮了換熱管之間，換熱管和殼體之間流動關係，不再使用折流板強行阻擋的方式逼出湍流，而是靠換熱管之間自然誘導形成交替漩渦流，並在保證換熱管不互相摩擦的前提下保持應有的顫動力度。換熱管的剛性和柔性配置良好，不會彼此碰撞，既克服了浮動盤管換熱器之間相互碰撞造成損傷的問題，又避免了普通管殼式換熱器易結垢的問題。
性能特點
1.高效節能，該換熱器傳熱係數為6000-8000W/m2.0C。
2.全不鏽鋼製作，使用壽命長，可達20年以上。
3.改層流為湍流，提高了換熱效率，降低了熱阻。
4.換熱速度快，耐高溫（400℃），耐高壓（2.5Mpa）。
5.結構緊湊，占地面積小，重量輕，安裝方便，節約土建投資。
6.設計靈活，規格齊全，實用針對性強，節約資金。
7.套用條件廣泛，適用較大的壓力、溫度範圍和多種介質熱交換。
8.維護費用低，易操作，清垢周期長，清洗方便。
9.採用納米熱膜技術，顯著增大傳熱係數。
10.套用領域廣闊，可廣泛用於熱電、廠礦、石油化工、城市集中供熱、食品醫藥、能源電子、機械輕工等領域。
熱敏感測換熱機組
該換熱機組採用不鏽鋼材質，以高效熱敏感測換熱器為主機，將通用換熱站內循穩壓系統、控制系統等高度集成於一體，充分利用了當代流量變頻控制、熱量自動監測控制、遠傳網路通信控制等先進技術，使機組最大限度的實現自動化、智慧型化。整個機組統籌兼顧組合精良，量身定做，機組整機出廠，安裝快捷方便，安裝費用極低。
熱敏感測換熱機組
熱敏感測換熱機組熱敏感測換熱機組特點
1、傳熱迅捷、換熱高效、換熱效率可達100%。
2、冷凝水充分回收，循環利用，整個系統水自潔防垢，換熱器、散熱器及換熱系統可保持長效穩定高效的熱交換性能，最大限度降低系統結垢現象，不會因難以克服的結垢弊端而降低系統換熱效率。
3、換熱器採用全不鏽鋼製作，產品結構設計科學，工藝製作精良，使用壽命長，可達20年以上。
4、關鍵部件採用德國先進工藝技術及訂單加工，因而主機不受蒸汽壓力及系統壓力影響，有效消除噪音、汽擊現象，整機運行平穩。
5、冷凝水被完全吸收和利用，系統沒有特殊原因，無需設定補水裝置，大大節約了系統用水及運行費用。
6、整套機組結構緊湊，占地面積小，大大節省土建投資，同時，由於換熱效率極高，運行中系統又無需補水，整個機組節汽、節電、節水三位一體，為用戶創造可觀的節能效益。
7、機組具備高智慧型自動化控制功能，可實現超壓、超溫保護，斷電蒸汽自動切斷及室外溫度自動補償功能並可實現遠程監控，為用戶提供高枕無憂的運行平台。
8、套用領域廣闊，可廣泛用於熱電、廠礦、食品醫療、機械輕工、民用建築等領域的採暖、熱水洗浴及其他用途。
9、套用條件寬泛，可用於較大壓力、溫度範圍的熱交換。
換熱器
換熱器（英語翻譯：heat exchanger），是將熱流體的部分熱量傳遞給冷流體的設備，又稱熱交換器。換熱器是化工、石油、動力、食品及其它許多工業部門的通用設備，在生產中占有重要地位。在化工生產中換熱器可作為加熱器、冷卻器、冷凝器、蒸發器和再沸器等，套用更加廣泛。換熱器種類很多，但根據冷、熱流體熱量交換的原理和方式基本上可分三大類即：間壁式、混合式和蓄熱式。在三類換熱器中，間壁式換熱器套用最多。間壁式換熱器的類型
根據結構材料可分為金屬材料換熱器和非金屬材料換熱器。
根據用途可以分為集體供熱式熱交換器和家用熱交換器。
混合式
混合式熱交換器是依靠冷、熱流體直接接觸而進行傳熱的，這種傳熱方式避免了傳熱間壁及其兩側的污垢熱阻，只要流體間的接觸情況良好，就有較大的傳熱速率。故凡允許流體相互混合的場合，都可以採用混合式熱交換器，例如氣體的洗滌與冷卻、循環水的冷卻、汽-水之間的混合加熱、蒸汽的冷凝等等。它的套用遍及化工和冶金企業、動力工程、空氣調節工程以及其它許多生產部門中。 按照用途的不同，可將混合式熱交換器分成以下幾種不同的類型： (1)冷卻塔(或稱冷水塔) 在這種設備中，用自然通風或機械通風的方法，將生產中已經提高了溫度的水進行冷卻降溫之後循環使用，以提高系統的經濟效益。例如熱力發電廠或核電站的循環水、合成氨生產中的冷卻水等，經過水冷卻塔降溫之後再循環使用，這種方法在實際工程中得到了廣泛的使用。 (2)氣體洗滌塔(或稱洗滌塔) 在工業上用這種設備來洗滌氣體有各種目的，例如用液體吸收氣體混合物中的某些組分，除淨氣體中的灰塵，氣體的增濕或乾燥等。但其最廣泛的用途是冷卻氣體，而冷卻所用的液體以水居多。空調工程中廣泛使用的噴淋室，可以認為是它的一種特殊形式。噴淋室不但可以像氣體洗滌塔一樣對空氣進行冷卻，而且還可對其進行加熱處理。但是，它也有對水質要求高、占地面積大、水泵耗能多等缺點：所以，在一般建築中，噴淋室已不常使用或僅作為加濕設備使用。但是，在以調節濕度為主要目的的紡織廠、捲菸廠等仍大量使用! (3)噴射式熱交換器 在這種設備中，使壓力較高的流體由噴管噴出，形成很高的速度，低壓流體被引入混合室與射流直接接觸進行傳熱，並一同進入擴散管，在擴散管的出口達到同一壓力和溫度後送給用戶。 (4)混合式冷凝器 這種設備一般是用水與蒸汽直接接觸的方法使蒸汽冷凝。
間壁式
這種換熱器是在容器外壁安裝夾套製成，結構簡單；但其加熱面受容器壁面限制，傳熱係數也不高。為提高傳熱係數且使釜內液體受熱均勻，可在釜內安裝攪拌器。當夾套中通入冷卻水或無相變的加熱劑時，亦可在夾套中設定螺旋隔板或其它增加湍動的措施,以提高夾套一側的給熱係數.為補充傳熱面的不足，也可在釜內部安裝蛇管。夾套式換熱器廣泛用於反應過程的加熱和冷卻。
沉浸式
這種換熱器是將金屬管彎繞成各種與容器相適應的形狀,並沉浸在容器內的液體中。蛇管換熱器的優點是結構簡單，能承受高壓,可用耐腐蝕材料製造；其缺點是容器內液體湍動程度低,管外給熱係數小。為提高傳熱係數，容器內可安裝攪拌器。
噴淋式
這種換熱器是將換熱管成排地固定在鋼架上，熱流體在管內流動，冷卻水從上方噴淋裝置均勻淋下，故也稱噴淋式冷卻器。噴淋式換熱器的管外是一層湍動程度較高的液膜，管外給熱係數較沉浸式增大很多。另外，這種換熱器大多放置在空氣流通之處，冷卻水的蒸發亦帶走一部分熱量，可起到降低冷卻水溫度，增大傳熱推動力的作用。因此，和沉浸式相比，噴淋式換熱器的傳熱效果大有改善。
套管式
套管式換熱器是由直徑不同的直管制成的同心套管，並由U形彎頭連線而成。在這種換熱器中，一種流體走管內，另一種流體走環隙，兩者皆可得到較高的流速，故傳熱係數較大。另外，在套管換熱器中，兩種流體可為純逆流，對數平均推動力較大。套管換熱器結構簡單,能承受高壓，套用亦方便(可根據需要增減管段數目)。特別是由於套管換熱器同時具備傳熱係數大，傳熱推動力大及能夠承受高壓強的優點，在超高壓生產過程(例如操作壓力為3000大氣壓的高壓聚乙烯生產過程)中所用的換熱器幾乎全部是套管式。
板式
最典型的間壁式換熱器，它在工業上的套用有著悠久的歷史，而且仍占所有換熱器中占據主導地位。主體結構由換熱板片以及板間的膠條組成。長期在市場占據主導地位，但是其體積大，換熱效率低，更換膠條價格昂貴（膠條的更換費用大約占整個過程的1/3-1/2）。主要套用於液體-液體之間的換熱，行業內常稱為水水換熱，其換熱效率在5000w/m2.K。為提高管外流體給熱係數，通常在殼體內安裝一定數量的橫向折流檔板。折流檔板不僅可防止流體短路，增加流體速度,還迫使流體按規定路徑多次錯流通過管束，使湍動程度大為增加。常用的檔板有圓缺形和圓盤形兩種，前者套用更為廣泛。由於我國新版GMP的推出，板式換熱將逐漸退出食品，飲料，製藥等衛生級別高的行業。
管殼式
管殼式(又稱列管式) 換熱器是管殼式換熱器主要有殼體、管束、管板和封頭等部分組成，殼體多呈圓形,內部裝有平行管束或者螺旋管，管束兩端固定於管板上。在管殼換熱器內進行換熱的兩種流體，一種在管內流動，其行程稱為管程；一種在管外流動,其行程稱為殼程。管束的壁面即為傳熱面。管子的型號不一，過程一般為直徑16mm 20mm或者25mm三個型號，管壁厚度一般為1mm，1.5mm，2mm以及2.5mm。進口換熱器，直徑最低可以到8mm，壁厚僅為0.6mm。大大提高了換熱效率，在國內市場逐漸推廣開來。管殼式換熱器，螺旋管束設計，可以最大限度的增加湍流效果，加大換熱效率。內部殼層和管層的不對稱設計，最大可以達到4.6倍。這種不對稱設計，決定其在汽-水換熱領域的廣泛套用。最大換熱效率可以達到14000w/m2.k，大大提高生產效率，節約成本。同時，由於管殼式換熱器多為金屬結構，隨著我國新版GMP的推出，不鏽鋼316L為主體的換熱器，將成為飲料，食品，以及製藥行業的必選。
雙管板
也稱P型換熱器，是在管殼式換熱器的兩頭各加一個管板，可以有效防止泄漏造成的污染。國產品牌較少，價格昂貴，一般在10萬元以上，進口可以到幾十萬。符合新版GMP規定，雖價格昂貴，但決定其市場廣闊。
蓄熱式
蓄熱式換熱器用於進行蓄熱式換熱的設備。內裝固體填充物，用以貯蓄熱量。一般用耐火磚等砌成火格子（有時用金屬波形帶等）。換熱分兩個階段進行。第一階段，熱氣體通過火格子，將熱量傳給火格子而貯蓄起來。第二階段，冷氣體通過火格子，接受火格子所儲蓄的熱量而被加熱。這兩個階段交替進行。通常用兩個蓄熱器交替使用，即當熱氣體進入一器時，冷氣體進入另一器。常用於冶金工業，如煉鋼平爐的蓄熱室。也用於化學工業，如煤氣爐中的空氣預熱器或燃燒室，人造石油廠中的蓄熱式裂化爐。 蓄熱式換熱器一般用於對介質混合要求比較低的場合。
故障處理
在生產過程中，由於熱交換器管板受水分沖刷、氣蝕和微量化學介質的腐蝕，管板焊縫處經常出現滲漏，導致水和化工材料出現混合，生產工藝溫度難以控制，致使生成其它產品，嚴重影響產品質量，降低產品等級。冷凝器管板焊縫滲漏後，企業通常利用傳統補焊的方法進行修復，管板內部易產生內應力，且難以消除，致使其它換熱器出現滲漏，企業通過打壓，檢驗設備修復情況，反覆補焊、實驗，2～4人需要幾天時間才能修復完成，使用幾個月後管板焊縫再次出現腐蝕，給企業帶來人力、物力、財力的浪費，生產成本的增加。通過福世藍高分子複合材料的耐腐蝕性和抗沖刷性，通過提前對新換熱器的保護，這樣不僅有效治理了新換熱器存在的焊縫和砂眼問題，更避免了使用後化學物質腐蝕換熱器金屬表面和焊接點，在以後的定期維修時，也可以塗抹福世藍高分子複合材料來保護裸露的金屬；即使使用後出現了滲漏現象，也可以通過福世藍技術及時修復，避免了長時間的堆焊維修影響生產。正是由於此種精細化的管理，才使得換熱器滲漏問題出現的機率大大降低，不僅降低了換熱器的設備採購成本，更保證了產品質量、生產時間，提高了產品競爭力。
價格分析
影響熱交換器價格的因素有很多，下面【換熱設備推廣中心】為大家就熱交換器價格做如下分析。
首先，不鏽鋼熱交換器的材質是影響價格波動的一方面因素。不鏽鋼的價格是時有波動，一般廠家給出的報價都有一個周期，周期內有效。所以鋼材的價格影響熱交換器的設備價格。
其次，不鏽鋼熱交換器的廠家地區分布影響價格設定。為什麼這樣說呢？不同地區的人力成本是不一樣的，一個上海的廠家和一個山東廠家相比，成本方面肯定不一樣。
第三，不鏽鋼熱交換器的企業規模決定價格。企業重視質量和服務，那么價格中加入的成本空間也會增大，如果企業不是非常重視，那么加入的成本就會很低。但是從代理或者採購的角度，一個沒有售後的企業是不負責的企業。
其次，不鏽鋼熱交換器的廠家地區分布影響價格設定。為什麼這樣說呢？不同地區的人力成本是不一樣的，一個上海的廠家和一個山東廠家相比，成本方面肯定不一樣。
第三，不鏽鋼熱交換器的企業規模決定價格。企業重視質量和服務，那么價格中加入的成本空間也會增大，如果企業不是非常重視，那么加入的成本就會很低。但是從代理或者採購的角度，一個沒有售後的企業是不負責的企業。
清洗工藝
1． 隔離設備系統，並將換熱器裡面的水排放乾淨。
2． 採用高壓水清洗管道記憶體留的淤泥、藻類等雜質後，封閉系統。
3． 在隔離閥和交換器間裝上球閥（不小於1英寸=2.54厘米），進水和回水口都應安裝。
4． 接上輸送泵和連線導管，使清洗劑從換熱器的底部泵入，從頂部流出。
5． 開始向凝汽器里泵入所需要的福世泰克清洗劑（比例可根據具體情況調整）。
6． 反覆循環清洗到推薦的清洗時間。隨著循環的進展和沉積物的溶解，反應時產生的氣體也會增多，應隨時通過放氣閥將多餘的空氣排出。隨著空氣的排出，換熱器內的空間會增大，可加入適當的水，不要一開始就注入大量的水，可能會造成水的溢出。
7． 循環中要定時檢查清洗劑的有效性，可以使用PH 試紙測定。如果溶液保持在PH值2‐3時，那么清洗劑仍然有效。如果清洗劑的PH 值達到5‐6時，需要再添加適量福世泰克清洗劑。最終溶液的PH值在2‐3時保持30分鐘沒有明顯變化，證明達到了清洗效果。注意：福世泰克清洗劑可以回收後重複使用，排放會造成浪費。
8． 達到清洗時間後，回收清洗溶液。並用清水反覆沖洗交換器，直到沖洗乾淨至中性，用PH試紙測定PH值6~7。
9． 完成清洗後既可開機運行。也可以打壓試驗，看是否有泄漏現象。如果有泄漏，可以採用美嘉華高分子複合材料進行修復保護，並且可以大大延長設備的使用壽命。
10. 設備穩定後，記下當前的介質過流量、工作壓力、換熱效率等數據。
11. 比較清洗前和清洗後數值的變化，就可以計算出該企業每個小時所節省的電費、煤費等生產費用及提高的工作效率，這正是企業採用福世泰克技術套用的價值補償。
12．同樣的操作方法也可用於板式、框架式的熱交換器清洗。
13. 如企業需要設備進行鈍化預膜處理，可按以下流程進行操作：將鈍化預膜劑按推薦稀釋比泵入設備中（同時在循環槽內懸掛試片）；按推薦時間循環、浸泡；檢測預膜效果（紅點法或藍點法）；排放；水沖洗乾淨至中性（用PH試紙測定PH值6~7）。
14. 鈍化預膜結束後，最好採用風機等通風設備將系統吹乾，可確保並提升鈍化預膜效果。
發展歷史
二十世紀20年代出現板式換熱器，並套用於食品工業。以板代管制成的換熱器，結構緊湊，傳熱效果好，因此陸續發展為多種形式。30年代初，瑞典首次製成螺旋板換熱器。接著英國用釺焊法製造出一種由銅及其合金材料製成的板翅式換熱器，用於飛機發動機的散熱。1926年，英國人奧斯頓·淳以採用室內迴風和室外新風分別成正交叉方式，由於平隔板兩側氣流存在著溫度差和水蒸汽分壓力差，兩股氣流間同時產生熱傳質，引起全熱交換過程，通過熱交換達到室內外空氣循環內置送排風機，雙向等量置換，抑制室溫變化，使室內保持足夠的新鮮空氣。30年代末，瑞典又製造出第一台板殼式換熱器，用於紙漿工廠。在此期間，為了解決強腐蝕性介質的換熱問題，人們對新型材料製成的換熱器開始注意。 60年代左右，由於空間技術和尖端科學的迅速發展，迫切需要各種高效能緊湊型的換熱器，再加上衝壓、釺焊和密封等技術的發展，換熱器製造工藝得到進一步完善，從而推動了緊湊型板面式換熱器的蓬勃發展和廣泛套用。此外，自60年代開始，為了適應高溫和高壓條件下的換熱和節能的需要，典型的管殼式換熱器也得到了進一步的發展。70年代中期，為了強化傳熱，在研究和發展熱管的基礎上又創製出熱管式換熱器。 換熱器按傳熱方式的不同可分為混合式、蓄熱式和間壁式三類。 混合式換熱器是通過冷、熱流體的直接接觸、混合進行熱量交換的換熱器，又稱接觸式換熱器。由於兩流體混合換熱後必須及時分離，這類換熱器適合於氣、液兩流體之間的換熱。例如，化工廠和發電廠所用的涼水塔中，熱水由上往下噴淋，而冷空氣自下而上吸入，在填充物的水膜表面或飛沫及水滴表面，熱水和冷空氣相互接觸進行換熱，熱水被冷卻，冷空氣被加熱，然後依靠兩流體本身的密度差得以及時分離。
間壁式換熱器的冷、熱流體被固體間壁隔開，並通過間壁進行熱量交換的換熱器，因此又稱表面式換熱器，這類換熱器套用最廣。
蓄熱式換熱器是利用冷、熱流體交替流經蓄熱室中的蓄熱體(填料)表面，從而進行熱量交換的換熱器，如煉焦爐下方預熱空氣的蓄熱室。這類換熱器主要用於回收和利用高溫廢氣的熱量。
間壁式換熱器根據傳熱面的結構不同可分為管式、板面式和其他型式。管式換熱器以管子表面作為傳熱面，包括蛇管式換熱器、套管式換熱器和管殼式換熱器等；板面式換熱器以板面作為傳熱面，包括板式換熱器、螺旋板換熱器、板翅式換熱器、板殼式換熱器和傘板換熱器等；其他型式換熱器是為滿足某些特殊要求而設計的換熱器，如刮面式換熱器、轉盤式換熱器和空氣冷卻器等。
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，並沿傳熱表面逐漸減小，至出口處溫差為最小。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，採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，採用逆流時可使加熱或冷卻流體的消耗量降低。前者可節省設備費，後者可節省操作費，故在設計或生產使用中應儘量採用逆流換熱。
當冷、熱流體兩者或其中一種有物相變化(沸騰或冷凝)時，由於相變時只放出或吸收汽化潛熱，流體本身的溫度並無變化，因此流體的進出口溫度相等，這時兩流體的溫差就與流體的流向選擇無關了。除順流和逆流這兩種流向外，還有錯流和折流等流向。
在傳熱過程中，降低間壁式換熱器中的熱阻，以提高傳熱係數是一個重要的問題。熱阻主要來源於間壁兩側粘滯於傳熱面上的流體薄層(稱為邊界層)，和換熱器使用中在壁兩側形成的污垢層，金屬壁的熱阻相對較小。 增加流體的流速和擾動性，可減薄邊界層，降低熱阻提高給熱係數。但增加流體流速會使能量消耗增加，故設計時應在減小熱阻和降低能耗之間作合理的協調。為了降低污垢的熱阻，可設法延緩污垢的形成，並定期清洗傳熱面。
一般換熱器都用金屬材料製成，其中碳素鋼和低合金鋼大多用於製造中、低壓換熱器；不鏽鋼除主要用於不同的耐腐蝕條件外，奧氏體不鏽鋼還可作為耐高、低溫的材料；銅、鋁及其合金多用於製造低溫換熱器；鎳合金則用於高溫條件下；非金屬材料除製作墊片零件外，有些已開始用於製作非金屬材料的耐蝕換熱器，如石墨換熱器、氟塑膠換熱器和玻璃換熱器等。
