臥式換熱器

臥式換熱器是指橫向安裝而非豎向安裝的換熱器，其內的冷、熱兩種流體整體上主要是水平流動而非豎向流動，與其相對的是立式換熱器。

基本介紹

• 中文名：臥式換熱器
• 外文名：horizontal heat exchanger
• 基本釋義：橫向安裝，流體整體上水平流動
• 分類：熱力學
• 領域：能源
• 學科：物理

臥式立式區別

換熱器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。換熱器在形式上可分為臥式換熱器與立式換熱器兩種，它們的區別主要有：

臥式換熱器：穩定安全，能承受較高的工作壓力和溫度；占地大，安裝空間淨高要求不高，維護和清理方便，一般不需要平台；冷熱兩種流體可逆流、順流；傳熱係數中等，加熱停留時間短,換熱效果中等。

立式換熱器：穩定安全，需要垂直鋪設，通常採用塔狀結構；占地少，安裝空間淨高要求高，一般≮3.5m，要求塔裙高度較高，操作需要平台，拆卸清洗比較麻煩；結構緊湊，配管容易；冷熱兩種流體一般逆流；傳熱係數較大，加熱滯留時間短，換熱效果較好。

如果是採用塔底再沸器，臥式換熱器內部充滿換熱液體,換熱面積較大,而且熱虹吸效果較好；立式換熱器的換熱面積和塔釜液位有關，在塔釜液位較低時換熱效果較差。

如用於沒有相變的情況，特別是液液交換時，兩者的效果差別不大；如為氣體時，完全沒有相變時，兩者效果差別不大。如果有相變時，立式的效果好，臥式的效果沒有立式的好。絕大部分板式換熱器都是採用的立式換熱器。

一般情況下，加熱不存在相變及工藝物料間熱量有效利用換熱的，選擇臥式的較多，存在相變的如再沸器、膜式、升降膜類換熱器選擇立式較多；氣相冷凝選擇臥式和立式的都有，需根據具體的設計條件而定。

冷凝器也有立式及臥式兩種。臥式和立式冷凝器二者除安放位置和水的分配不同外，水的溫升和用水量也不一樣。立式冷凝器的冷卻水是沿著重力沿管內壁下流，只能是單行程，故要得到足夠大的傳熱係數，就必須使用大量的水。臥式冷凝器是用泵將冷卻水壓送到冷卻管內，故可製成多行程式冷凝器，且冷卻水可以得到足夠大的流速和溫升。所以臥式冷凝器用少量的冷卻水就可以得到足夠大的傳熱效果。但過分地加大流速，傳熱係數增大不多，而冷卻水泵的功耗卻顯著增加，所以氨臥式冷凝器的冷卻水流速一般取1m/s左右為宜，氟利昂臥式冷凝器的冷卻水流速大多採用1.5～2m/s。

換熱器分類

直接傳熱式換熱器：一種不需傳熱壁面，由冷流體與熱流體直接接觸進行換熱的操作過程的換熱器，此類換熱器常用於工業生產中。

間壁傳熱式換熱器：冷、熱流體通過管子、板等壁面進行熱量交換的傳熱操作過程的換熱器，是最普通的也最常用的換熱器，冷、熱流體都是流體，可以是空氣、煙氣、蒸汽、水。這是本文重點進行討論的換熱器類型。

蓄熱式換熱器：系間歇傳熱，在廢熱再生器中是切實可行有效的回收廢熱的方式，常被用於回收燃燒氣體的廢熱以及蒸汽等用量不均時作為調節手段。

冷乾機蒸發器

為什麼冷乾機蒸發器多為臥式? 因為冷乾機中進行的是壓縮空氣的冷凝換熱。在水蒸氣冷凝成水滴的過程中，首先要在銅管外壁形成－層水膜，臥式布置可使水膜成珠狀下滴迅速更新換熱表面。如果立式布置水滴就會沿銅管表面成簾狀流動，簾狀流動使水膜變厚影響傳熱，所以冷乾機中蒸發器銅管多採用臥式布置。根據製冷劑“內迴路”的使用情況，臥式蒸發器可分乾式蒸發器和滿液式蒸發器兩種。前者冷媒在管內沸騰(蒸發)，空氣在管外流動，在冷乾機中得到廣泛的套用。滿液式蒸發器中，冷媒液體在管外沸騰(蒸發)，被冷卻的壓縮空氣在管內流動；冷媒液面將換熱銅管全部浸沒。滿液式蒸發器在冷乾機中用得較少，原因是：①不能通過採用外套片等方法來增加放熱係數較小－側的換熱面積來增強換熱效果；②冷媒氟里昂易溶於冷凍機油，且不易排除，會影響傳熱效果且影響回油，嚴重時導致壓縮機缺油運行；③不能設定折流擋板來阻攔、集聚凝結水；　④從銅管的受力來看，管內氣體壓力高於管外冷媒的蒸發壓力，銅管容易張裂。

臥式新風空調

臥式新風空調機組採用高換熱性能的冷（熱）交換器和低噪聲風機，該機組具有性能優越、結構緊湊、功能齊全、運轉平穩、占地面積小、維修方便等特點。機組主要由空氣過濾器、冷（熱）交換器、風機等部件組成。臥式新風空調機組自身不帶冷熱源。使用時，空氣經過過濾器，再經冷（熱）交換器冷卻或加熱後，由風管送入每個房間，考慮全新風的使用特點，設計時適當降低了機組的迎風風速。臥式新風空調機組適用於新風及室內迴風系統的場合。廣泛套用於賓館、飯店、商場、醫院、辦公樓、科研生產單位、寫字樓等中央空調系統。

新型換熱器

螺旋折流板

在管殼式換熱器中，殼程通常是一個薄弱環節。通常普通的弓形折流板能造成曲折的流道系統(z字形流道)，這樣會導致較大的死角和相對高的返混。而這些死角又能造成殼程結垢加劇，對傳熱效率不利。返混也能使平均溫差失真和縮小。其後果是，與活塞流相比，弓形折流板會降低淨傳熱。優越弓形折流板管殼式換熱器很難滿足高熱效率的要求，故常為其他型式的換熱器所取代(如緊湊型板式換熱器)。

對普通折流板幾何形狀的改進，是發展殼程的第一步。雖然引進了密封條和附加諸如偏轉折流板及採取其他措施來改進換熱器的性能，但普通折流板設計的主要缺點依然存在。

為此，美國提出了一種新方案，即建議採用螺旋狀折流板。這種設計的先進性已為流體動力學研究和傳熱試驗結果所證實，此設計已獲得專利權。此種結構克服了普通折流板的主要缺點。

螺旋折流板的設計原理很簡單：將圓截面的特製板安裝在“擬螺旋折流系統”中，每塊折流板占換熱器殼程中橫剖面的四分之一，其傾角朝向換熱器的軸線，即與換熱器軸線保持一傾斜度。相鄰折流板的周邊相接，與外圓處成連續螺旋狀。折流板的軸向重疊，如欲縮小支持管子的跨度，也可得到雙螺旋設計。

螺旋折流板結構可滿足相對寬的工藝條件。此種設計具有很大的靈活性，可針對不同操作條件，選取最佳的螺旋角；可分別情況選用重疊折流板或是雙螺旋折流板結構。

新型麻花管

瑞典alares公司開發了一種扁管換熱器，通常稱為麻花管換熱器。美國休斯頓的布朗公司做了改進。螺旋扁管的製造過程包括了“壓扁”與“熱扭”兩個工序。改進後的麻花管換熱器同傳統的管殼式換熱器一樣簡單，但有許多激動人心的進步，它獲得了如下的技術經濟效益：改進了傳熱，減少了結垢，真正的逆流，降低了成本，無振動，節省了空間，無折流元件。

由於管子結構獨特使管程與殼程同時處於螺旋運動，促進了湍流程度。該換熱器總傳熱係數較常規換熱器高40%，而壓力降幾乎相等。組裝換熱器時也可採用螺旋扁管與光管混合方式。

該換熱器嚴格按照asme標準製造。凡是用管殼式換熱器和傳統裝置之處均可用此種換熱器取代。它能獲得普通管殼式換熱器和板框式傳熱設備所獲得的最佳值。估計在化工、石油化工行業中具有廣闊的套用前景。