基本介紹
- 中文名：蒸汽換熱器
- 外文名：vapor heat exchanger
- 熱源：蒸汽
- 性質：將水或空氣加熱的設備
- 兩類：直接加熱設備
- 優點：節能、噪音小等
原理,分類,直接加熱設備,間接換熱設備,主要優點,操作規程,
原理
進入芯體的蒸汽，沿側壁斜向小孔高速噴出，其動能為水吸收，推動水沿芯體邊緣切線方向流動，以較大角度與殼體內壁接觸，受殼體阻攔而旋轉。由於殼體容積設計合理。水流旋轉速度適宜且穩定。旋轉水流不僅能更好地吸收蒸汽動能、消除噪聲，也將蒸汽流散形成大量的微小汽水單元合體，這種小體積的組合混合時產生的噪聲很低。
分類
用蒸汽作熱源加熱水的設備分為兩類：直接加熱設備、間接加熱設備。
直接加熱設備
直接加熱設備又可分為蒸汽加熱噴射器、蒸汽混合器、噴淋式換熱器、熱敏感測換熱機組。
一、蒸汽加熱噴射器
利用蒸汽高流速產生負真空吸入水混合，此使用條件不僅要求蒸汽有一定的壓力，而且還必須有一定動能才能混合。60年代因噪音問題未推廣使用，90年代初由湖南西門機電解決噪音問題。蒸汽噴射器優點：設備簡單，造價低，熱能利用率高，不怕水垢。
蒸汽加熱噴射器二、蒸汽混合器
是將蒸汽通過同徑多孔裝置直接注入水中。蒸汽壓力必須大於系統壓力0.2MPa以上，蒸汽流量不可調，有噪音，在開啟或關閉時蒸汽壓力與系統壓力有疊加現象，對採暖、空調系統有一定破壞力。在閉式系統中不能使用，是一種淘汰產品。
三、噴淋式換熱器
是通過多孔裝置將水直接以噴淋方式注入蒸汽中。可調節蒸汽流量，無噪音，0.2MPa低壓蒸汽效果極佳。缺點：怕水中雜物堵塞噴淋孔，蒸汽壓力波動大時換熱器內易汽化。洗澡必須加儲存水箱和水泵，不能等溫換熱。
噴淋式換熱器特點：
混合加熱是將蒸汽與水混合變為熱水，其特點：基本沒有熱損，熱效率幾乎可達到100%。不怕結垢，冷凝水低於70℃
四、熱敏感測換熱機組
換熱機組汽水直混式換熱器，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。
熱敏感測換熱機組特點：
1、傳熱迅捷、換熱高效、換熱效率可達100%。
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%。
熱敏感測換熱機組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。
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。
間接換熱設備
特性
間接加熱必須具備兩個條件才能進行熱能的位移。從傳熱公式
可以看出：
1、傳導必須有溫差，即△T≠0.不能等溫換熱，一般情況要求△T≥20℃，否則溫差越小，換熱面積越大。
2、K值。一種金屬的傳熱系統K值為恆定值。如果金屬表面生成0.1㎜厚水垢，K值相應減少幾倍，換熱面也相應減少幾倍，在採暖、空調系統中用軟水就是這個道理。因蒸汽與水是兩個各自獨立的系統，壓力相互間不會影響。
蒸汽換熱應採用二級換熱：第一級為汽－水換熱（利用潛熱）；第二級為水－水換熱（利用顯熱）。在飽和蒸汽中，因潛熱大於顯熱6－10倍，因工程造價原因，一般採用汽――水一級換熱。
間接加熱設備間接換熱設備又可分為列管式換熱器、螺旋板式換熱器、波紋管式換熱器、浮動盤管換熱器、機械換熱機組、渦流熱膜換熱器。
一、列管式換熱器
採用層流傳熱，一級換熱熱效率不超過80%，冷凝水溫度高，超過100℃，易汽化，蒸汽壓力低於0.2MPa時，易產生蒸汽與水的衝擊噪音，且有儲存熱水功能，水溫上熱下冷。份量重，易結垢。因檢修需要一定抽管距離，且占地面積大，價格高，基本為淘汰產品。
二、螺旋板式換熱器
採用層流傳熱，有兩種不同材質：一種為碳鋼，一種為不鏽鋼。熱效率不超過80%，一次性使用無法維修。比列管式占地相對小，易結垢，造價低，冷凝水溫度超過100℃.易汽化，蒸汽壓力小於0.2MPa時，冷凝水與蒸汽產生汽水衝擊噪聲，因價格低廉不普遍被採用。
三、波紋管式換熱器
採用振動和層流混合傳熱，一級換熱熱效率不超過80%，占地小，易結垢，冷凝溫度超過100℃，易汽化，蒸汽壓力小於0.2MPa時，水與蒸汽產生衝擊噪聲，因占小，90年代初為流行產品。
四、浮動盤管換熱器
採用振動傳熱，該技術國內基本是引進美國技術發展而來。是利用蒸汽動能，換熱面產生振動破壞水膜，層流變為穩流傳熱，是世界上比較先進的方法，並能利用溫差自行脫落硬質水垢，但對微孔軟水垢無效。因製造工藝而異，熱效率約在80－90%左右。0.2MPa以下蒸汽易產生汽水衝擊噪聲。儲存式上下溫差大，有死水區。以及占地面小，價格稍微偏高，現在有很多地方採用，目前國內所有廠家未做過試驗，蒸汽壓力與水壓多大時合適，振頻率過大，水分子與換熱面不接觸，無法傳熱，過小又起不到破壞水膜的作用，影響傳熱係數。
五、機械換熱機組
為兩級換熱：第一級將蒸汽通過噴淋方法變為高溫水；第二級用水泵高流速（3M/S）在板式換熱器中產生高速摩擦進而產生喘流換熱器。這種換熱器機組是目前國際上熱效率最高（97.8%），冷凝水低於100℃，0.2MPa以下蒸汽正常使用，但因占地大、造價高（比浮動盤管高5倍以上）、消耗電力、維修大、價格貴、無法普遍使用。
六、渦流熱膜換熱器
渦流熱膜換熱器採用最新的渦流熱膜傳熱技術，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℃。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。
渦流熱膜換熱器
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。
渦流熱膜換熱器主要優點
1、高效節能，熱效率可達99%。蒸汽換熱器能使蒸汽快速均勻地直接溶解於水中，且蒸汽和被加熱液體的壓差即使僅有0.04Mpa，蒸汽仍能較好地加入被加熱液體中，故熱損失小，熱效率高。
2、熱水溫高：使用渦旋式加熱器可獲得較高溫度的熱水，其最高加熱溫度敞口容器為98℃壓力容器可達150℃。蒸汽換熱器最高工作壓力是1.6Mpa。
3、振動小，噪音低：有利於改善周圍環境，與花管式老式加熱器比較，渦旋式消音加熱器因採用內部旋流消聲結構，噪音低於50db，振動大大降低。
4、總投資低：熱源蒸汽直接進入水箱，可省卻熱水用泵房設備，節省投資。
5、操作維修簡單：水、汽分開控制，故水箱內剩餘冷水可重複加熱，控溫方便。
6、蒸汽換熱器採用全不鏽鋼材質精加工而成，無需拆卸維修，使用壽命長。
操作規程
蒸汽換熱器的操作規程一般是由幾部分組成的，具體為：使用前的檢查準備工作、使用時注意事項、投入使用、停用以及吹掃。
1、使用前的檢查準備工作
(1)檢查換熱器靜電接地是否良好。
(2)檢查地腳螺栓及各聯接法蘭螺栓是否鬆動。
(3)檢查出入口閥門是否完好，手輪是否齊全好用。
(4)檢查換熱器殼體表面有無變形、碰傷裂紋、鏽蝕麻坑等缺陷。
(5)檢查溫度、壓力表等儀表是否好用。
(6)試壓合格後，方可使用。
2、使用時注意事項
(1)嚴禁超溫、超壓，以免影響使用壽命及損壞設備。
(2)嚴禁換熱器單面受熱，以免發生泄漏，一旦發生泄漏，應及時切除。
(3)嚴禁升降溫速度過快。
(4)嚴禁放空閥半關死，以免造成跑油或引起著火。
(5)換熱器發生泄漏時，應將換熱器切除。
(6)經常檢查壓力、溫度變化情況以及換熱器是否有泄漏情況。
(7)應經常檢查大頭蓋、管箱、放空閥等法蘭連線處有無泄漏。
3、投入使用
(1)放盡換熱器記憶體水，進行蒸汽貫通、預熱，貫通時蒸汽對換熱器。
(2)本體放空吹掃，注意管殼程必須同時進行。當溫度平穩後，全開冷、熱流體閥門。
(3)投用前，應首先檢查放空閥，是否關嚴，以免造成跑油或引起著火。
(4)啟用換熱器應先引冷油，後引熱油，以免設備急劇變形造成泄漏。
(5)開始引油時要緩慢，微開冷油放空閥，全開冷油的出口閥，然後慢慢開冷油的入口，當放空閥見油後，立即關閉放空閥，待換熱器充滿油。
(6)引熱油時更應緩慢，防止少量存水突然受熱汽化造成壓力劇增，損壞設備。先微開熱油放空閥，全開熱油的出口閥，然後慢慢開熱油的入口，當放空閥見油後，立即關閉放空閥，待換熱器充滿油。
(7)在投用過程中要注意系統壓力變化、有無泄漏。若有問題時，改走副線。設備投用後作詳細檢查，無異常情況後方可離開，並做好記錄。
4、停用
(1)先開熱油線的副線閥，後關閉熱油進、出口閥。
(2)先開冷油線的副線閥，後關閉冷油進、出口閥。
(3)若正常停用，隨工藝管線一起進行蒸汽吹掃。
(4)若切除進行檢修，換熱器必須進行蒸汽吹掃。油品在200℃以上時，應適當冷卻後再吹掃。
5、吹掃
(1)管殼程的掃線流程改通後方能給汽吹掃，以防止超壓損壞設備。
(2)蒸汽吹掃時，應考慮到換熱器所能承受的單向受熱能力，吹掃單程時，另一程放空閥必須打開。
(3)吹掃乾淨後，停汽，放淨存水待修。
