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，應用更加廣泛。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，間壁式換熱器應用最多。間壁式換熱器的類型
　　根據作用原理可分為間壁式換熱器、蓄熱式換熱器和混合式換熱器。
　　根據使用目的可分為冷卻器、加熱器、冷凝器和汽化器。
　　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。
　　根據傳熱面的形狀和結構可分為管式換熱器和板式換熱器。
間壁式換熱器
　　這種換熱器是在容器外壁安裝夾套制成,結構簡單;但其加熱面受容器壁面限制,傳熱系數也不高.為提高傳熱系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,亦可在夾套中設置螺旋隔板或其它增加湍動的措施,以提高夾套一側的給熱系數.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于反應過程的加熱和冷卻。
沉浸式蛇管換熱器
　　這種換熱器是將金屬管彎繞成各種與容器相適應的形狀,并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,可用耐腐蝕材料制造;其缺點是容器內液體湍動程度低,管外給熱系數小.為提高傳熱系數,容器內可安裝攪拌器。
噴淋式換熱器
　　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,管外給熱系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。
套管式換熱器
　　套管式換熱器是由直徑不同的直管制成的同心套管,并由U形彎頭連接而成.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,故傳熱系數較大.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,應用亦方便(可根據需要增減管段數目). 特別是由于套管換熱器同時具備傳熱系數大,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。
板式換熱器
　　最典型的間壁式換熱器,它在工業上的應用有著悠久的歷史,而且至今仍在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）.主要應用于液體-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系數,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,前者應用更為廣泛。目前，由于我國新版GMP的推出，板式換熱將逐漸退出食品，飲料，制藥等衛生級別高的行業。
管殼式換熱器
　　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，,管束兩端固定于管板上。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，今年來也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-水換熱領域的廣泛應用。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，由于管殼式換熱器多為金屬結構，隨著我國新版GMP的推出，不銹鋼316L為主體的換熱器，將成為飲料，食品，以及制藥行業的必選。
雙管板換熱器
　　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。現在國產品牌較少，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。
混合式換熱器
　　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，都可以采用混合式熱交換器，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。它的應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后循環使用，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后再循環使用，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，除凈氣體中的灰塵，氣體的增濕或干燥等。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，目前在一般建筑中，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、卷煙廠等仍大量使用!
 　　(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，并一同進入擴散管，在擴散管的出口達到同一壓力和溫度后送給用戶。
 　　(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。
蓄熱式換熱器
　　蓄熱式換熱器用于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。常用于冶金工業，如煉鋼平爐的蓄熱室。也用于化學工業，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于對介質混合要求比較低的場合。
換熱器的清洗工藝
　　1． 隔離設備系統，并將換熱器里面的水排放干凈。 　　
　　2． 采用高壓水清洗管道內存留的淤泥、藻類等雜質后，封閉系統。 　　
　　3． 在隔離閥和交換器間裝上球閥（不小于1英寸=2.54厘米），進水和回水口都應安裝。 　　
　　4． 接上輸送泵和連接導管，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． 反復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余的空氣排出。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后重復使用，排放會造成浪費。
　　8． 達到清洗時間后，回收清洗溶液。并用清水反復沖洗交換器，直到沖洗干凈至中性，用PH試紙測定PH值6~7。 　　
　　9． 完成清洗后既可開機運行。也可以打壓試驗，看是否有泄漏現象。如果有泄漏，可以采用美嘉華高分子復合材料進行修復保護，并且可以大大延長設備的使用壽命。 　　
　　10. 設備穩定后，記下當前的介質過流量、工作壓力、換熱效率等數據。 　　
　　11. 比較清洗前和清洗后數值的變化，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，這正是企業采用福世泰克技術應用的價值補償。 　　
　　12．同樣的操作方法也可用于板式、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；水沖洗干凈至中性（用PH試紙測定PH值6~7）。 　　
　　14. 鈍化預膜結束后，最好采用風機等通風設備將系統吹干，可確保并提升鈍化預膜效果。