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換熱器是一種在不同溫度的兩種或兩種以上流體間實(shí)現(xiàn)物料之間熱量傳遞的節(jié)能設(shè)備,是使熱量由溫度較高的流體傳遞給溫度較低的流體,使流體溫度達(dá)到流程規(guī)定的指標(biāo),以滿足工藝條件的需要,同時也是提高能源利用率的主要設(shè)備之一。換熱器行業(yè)涉及暖通、壓力容器、中水處理設(shè)備,化工,石油等近30多種產(chǎn)業(yè),相互形成產(chǎn)業(yè)鏈條。

數(shù)據(jù)顯示2010年中國換熱器產(chǎn)業(yè)市場規(guī)模在500億元左右,主要集中于石油、化工、冶金、電力、船舶、集中供暖、制冷空調(diào)、機(jī)械、食品、制藥等領(lǐng)域。其中,石油化工領(lǐng)域仍然是換熱器產(chǎn)業(yè)最大的市場,其市場規(guī)模為150億元；電力冶金領(lǐng)域換熱器市場規(guī)模在80億元左右；船舶工業(yè)換熱器市場規(guī)模在40億元以上；機(jī)械工業(yè)換熱器市場規(guī)模約為40億元；集中供暖行業(yè)換熱器市場規(guī)模超過30億元,食品工業(yè)也有近30億元的市場。另外,航天飛行器、半導(dǎo)體器件、核電常規(guī)島核島、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、太陽能光伏發(fā)電、多晶硅生產(chǎn)等領(lǐng)域都需要大量的專業(yè)換熱器,這些市場約有130億元的規(guī)模。

國內(nèi)換熱器行業(yè)在節(jié)能增效、提高傳熱效率、減少傳熱面積、降低壓降、提高裝置熱強(qiáng)度等方面的研究取得了顯著成績�；�于石油、化工、電力、冶金、船舶、機(jī)械、食品、制藥等行業(yè)對換熱器穩(wěn)定的需求增長,我國換熱器行業(yè)在未來一段時期內(nèi)將保持穩(wěn)定增長,2011年至2020年期間,我國換熱器產(chǎn)業(yè)將保持年均10-15%左右的速度增長,到2020年我國換熱器行業(yè)規(guī)模有望達(dá)到1500億元。

適用于不同介質(zhì)、不同工況、不同溫度、不同壓力的換熱器,結(jié)構(gòu)型式也不同,換熱器的具體分類如下：

一、按傳熱原理分類

1、間壁式換熱器

間壁式換熱器是溫度不同的兩種流體在被壁面分開的空間里流動,通過壁面的導(dǎo)熱和流體在壁表面對流,兩種流體之間進(jìn)行換熱。間壁式換熱器有管殼式、套管式和其他型式的換熱器。間壁式換熱器是目前應(yīng)用最為廣泛的換熱器。

2、蓄熱式換熱器

蓄熱式換熱器通過固體物質(zhì)構(gòu)成的蓄熱體,把熱量從高溫流體傳遞給低溫流體,熱介質(zhì)先通過加熱固體物質(zhì)達(dá)到一定溫度后,冷介質(zhì)再通過固體物質(zhì)被加熱,使之達(dá)到熱量傳遞的目的。蓄熱式換熱器有旋轉(zhuǎn)式、閥門切換式等。

3、流體連接間接式換熱器

流體連接間接式換熱器,是把兩個表面式換熱器由在其中循環(huán)的熱載體連接起來的換熱器,熱載體在高溫流體換熱器和低溫流體之間循環(huán),在高溫流體接受熱量,在低溫流體換熱器把熱量釋放給低溫流體。

4、直接接觸式換熱器

又被稱為混合式換熱器,這種換熱器是兩種流體直接接觸,彼此混合進(jìn)行換熱的設(shè)備,例如,冷水塔、氣體冷凝器等。

5、復(fù)式換熱器

兼有汽水面式間接換熱及水水直接混流換熱兩種換熱方式的設(shè)備。同汽水面式間接換熱相比,具有更高的換熱效率；同汽水直接混合換熱相比具有較高的穩(wěn)定性及較低的機(jī)組噪音。

二、按用途分類

1、加熱器

加熱器是把流體加熱到必要的溫度,但加熱流體沒有發(fā)生相的變化。

2、預(yù)熱器

預(yù)熱器預(yù)先加熱流體,為工序操作提供標(biāo)準(zhǔn)的工藝參數(shù)。

3、過熱器

過熱器用于把流體（工藝氣或蒸汽）加熱到過熱狀態(tài)。

4、蒸發(fā)器

蒸發(fā)器用于加熱流體,達(dá)到沸點(diǎn)以上溫度,使其流體蒸發(fā),一般有相的變化。

三、按結(jié)構(gòu)分類

可分為：浮頭式換熱器、固定管板式換熱器、U形管板換熱器、板式換熱器等。

概述

換熱器在石油、化工、輕工、制藥、能源等工業(yè)生產(chǎn)中,常常用作把低溫流體加熱或者把高溫流體冷卻,把液體汽化成蒸汽或者把蒸汽冷凝成液體。換熱器既可是一種單元設(shè)備,如加熱器、冷卻器和凝汽器等；也可是某一工藝設(shè)備的組成部分,如氨合成塔內(nèi)的換熱器。換熱器是化工生產(chǎn)中重要的單元設(shè)備,根據(jù)統(tǒng)計,熱交換器的噸位約占整個工藝設(shè)備的20%有的甚至高達(dá)30%,其重要性可想而知。

管殼式

管殼式換熱器是一個量大而品種繁多的產(chǎn)品,迫切需要新的耐磨損、耐腐蝕、高強(qiáng)度材料。我國在發(fā)展不銹鋼銅合金復(fù)合材料、鋁鎂合金及碳化硅等非金屬材料等方面都有不同程度的進(jìn)展,其中尤以鈦材發(fā)展較快。鈦對海水、氯堿、醋酸等有較好的抗腐蝕能力,如再強(qiáng)化傳熱,效果將更好,一些制造單位已較好的掌握了鈦材的加工制造技術(shù)。對材料的噴涂,我國已從國外引進(jìn)生產(chǎn)線。鋁鎂合金具有較高的抗腐蝕性和導(dǎo)熱性,價格比鈦材便宜,應(yīng)予注意。國內(nèi)在節(jié)能增效等方面改進(jìn)換熱器性能,提高傳熱效率,減少傳熱面積降低壓降,提高裝置熱強(qiáng)度等方面的研究取得了顯著成績。換熱器的大量使用有效的提高了能源的利用率,使企業(yè)成本降低,效益提高。

間壁式

夾套式換熱器：

這種換熱器是在容器外壁安裝夾套制成,結(jié)構(gòu)簡單；但其加熱面受容器壁面限制,傳熱系數(shù)也不高.為提高傳熱系數(shù)且使釜內(nèi)液體受熱均勻,可在釜內(nèi)安裝攪拌器.當(dāng)夾套中通入冷卻水或無相變的加熱劑時,亦可在夾套中設(shè)置螺旋隔板或其它增加湍動的措施,以提高夾套一側(cè)的給熱系數(shù).為補(bǔ)充傳熱面的不足,也可在釜內(nèi)部安裝蛇管.夾套式換熱器廣泛用于反應(yīng)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(yīng)的形狀,并沉浸在容器內(nèi)的液體中.蛇管換熱器的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單,能承受高壓,可用耐腐蝕材料制造；其缺點(diǎn)是容器內(nèi)液體湍動程度低,管外給熱系數(shù)小.為提高傳熱系數(shù),容器內(nèi)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(nèi)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(shù)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(fā)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(nèi),另一種流體走環(huán)隙,兩者皆可得到較高的流速,故傳熱系數(shù)較大.另外,在套管換熱器中,兩種流體可為純逆流,對數(shù)平均推動力較大。套管換熱器結(jié)構(gòu)簡單,能承受高壓,應(yīng)用亦方便(可根據(jù)需要增減管段數(shù)目).特別是由于套管換熱器同時具備傳熱系數(shù)大,傳熱推動力大及能夠承受高壓強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。

板式換熱器：

最典型的間壁式換熱器,它在工業(yè)上的應(yīng)用有著悠久的歷史,而且至今仍在所有換熱器中占據(jù)主導(dǎo)地位。主體結(jié)構(gòu)由換熱板片以及板間的膠條組成。長期在市場占據(jù)主導(dǎo)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(fèi)用大約占整個過程的1/3-1/2）。主要應(yīng)用于液體-液體之間的換熱,行業(yè)內(nèi)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(shù),通常在殼體內(nèi)安裝一定數(shù)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(guī)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(yīng)用更為廣泛.。

由于中國新版GMP的推出,板式換熱將逐漸退出食品,飲料,制藥等衛(wèi)生級別高的行業(yè)。

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(nèi)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(nèi)進(jìn)行換熱的兩種流體,一種在管內(nèi)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16mm20mm或者25mm三個型號,管壁厚度一般為1mm,1.5mm,2mm以及2.5mm。進(jìn)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,2012年來也在國內(nèi)市場逐漸推廣開來。管殼式換熱器,螺旋管束設(shè)計,可以最大限度的增加湍流效果,加大換熱效率。內(nèi)部殼層和管層的不對稱設(shè)計,最大可以達(dá)到4.6倍。這種不對稱設(shè)計,決定其在汽-水換熱領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。最大換熱效率可以達(dá)到14000w/m2.k,大大提高生產(chǎn)效率,節(jié)約成本。

同時,由于管殼式換熱器多為金屬結(jié)構(gòu),隨著中國新版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(yè)的必選。

雙管板換熱器也稱P型換熱器：

該熱換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。市場上國產(chǎn)品牌較少,價格昂貴,一般在10萬元以上,進(jìn)口可以到幾十萬,符合新版GMP規(guī)定,雖價格昂貴,但決定其市場廣闊。

混合式

混合式熱交換器是依靠冷、熱流體直接接觸而進(jìn)行傳熱的,這種傳熱方式避免了傳熱間壁及其兩側(cè)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(huán)水的冷卻、汽-水之間的混合加熱、蒸汽的冷凝等等。它的應(yīng)用遍及化工和冶金企業(yè)、動力工程、空氣調(diào)節(jié)工程以及其它許多生產(chǎn)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(shè)備中,用自然通風(fēng)或機(jī)械通風(fēng)的方法,將生產(chǎn)中已經(jīng)提高了溫度的水進(jìn)行冷卻降溫之后循環(huán)使用,以提高系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益。例如熱力發(fā)電廠或核電站的循環(huán)水、合成氨生產(chǎn)中的冷卻水等,經(jīng)過水冷卻塔降溫之后再循環(huán)使用,這種方法在實(shí)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(yè)上用這種設(shè)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�？照{(diào)工程中廣泛使用的噴淋室,可以認(rèn)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(jìn)行冷卻,而且還可對其進(jìn)行加熱處理。但是,它也有對水質(zhì)要求高、占地面積大、水泵耗能多等缺點(diǎn)：所以,在一般建筑中,噴淋室已不常使用或僅作為加濕設(shè)備使用。但是,在以調(diào)節(jié)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(shè)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(jìn)行傳熱,并一同進(jìn)入擴(kuò)散管,在擴(kuò)散管的出口達(dá)到同一壓力和溫度后送給用戶。

4、混合式冷凝器

這種設(shè)備一般是用水與蒸汽直接接觸的方法使蒸汽冷凝。

蓄熱式

蓄熱式換熱器用于進(jìn)行蓄熱式換熱的設(shè)備。內(nèi)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(jìn)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(jìn)行。通常用兩個蓄熱器交替使用,即當(dāng)熱氣體進(jìn)入一器時,冷氣體進(jìn)入另一器。常用于冶金工業(yè),如煉鋼平爐的蓄熱室。也用于化學(xué)工業(yè),如煤氣爐中的空氣預(yù)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(zhì)混合要求比較低的場合。

陶瓷

陶瓷換熱器是一種新型的列管式高溫?zé)崮芑厥昭b置,主要成份為碳化硅,可以廣泛用于冶金、機(jī)械、建材、化工等行業(yè),直接回收各種工業(yè)窯爐排放的850－1400℃高溫?zé)煔庥酂?以獲得高溫助燃空氣或工藝氣體。

研制成的這種裝置的換熱元件材料系一種新型碳化硅工程陶瓷,它具有耐高溫和抗熱沖擊的優(yōu)異性能,從1000℃風(fēng)冷至室溫,反復(fù)50次以上不出現(xiàn)裂紋；導(dǎo)熱系數(shù)與不銹鋼等同；在氧化性和酸性介質(zhì)中具有良好的耐蝕性。在結(jié)構(gòu)上成功地解決了熱補(bǔ)償和較好地解決了氣體密封問題。該裝置傳熱效率高,節(jié)能效果顯著,用以預(yù)熱助燃空氣或加熱某些過程的工藝氣體,可節(jié)約一次能源,燃料節(jié)約率可達(dá)30%－55%,并可強(qiáng)化工藝過程,顯著提高生產(chǎn)能力。

陶瓷換熱器的生產(chǎn)工藝與窯具的生產(chǎn)工藝基本相同,導(dǎo)熱性與抗氧化性能是材料的主要應(yīng)用性能。它的原理是把陶瓷換熱器放置在煙道出口較近,溫度較高的地方,不需要摻冷風(fēng)及高溫保護(hù),當(dāng)窯爐溫度1250-1450℃時,煙道出口的溫度應(yīng)是1000-1300℃,陶瓷換熱器回收余熱可達(dá)到450-750℃,將回收到的的熱空氣送進(jìn)窯爐與燃?xì)庑纬苫旌蠚膺M(jìn)行燃燒,這樣直接降低生產(chǎn)成本,增加經(jīng)濟(jì)效益。

陶瓷換熱器在金屬換熱器的使用局限下得到了很好的發(fā)展,因?yàn)樗�較好地解決了耐腐蝕,耐高溫等課題。它的主要優(yōu)點(diǎn)是：導(dǎo)熱性能好,高溫強(qiáng)度高,抗氧化、抗熱震性能好。壽命長,維修量小,性能可靠穩(wěn)定,操作簡便。

設(shè)計要求

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,各種不同型式和種類的換熱器發(fā)展很快,新結(jié)構(gòu)、新材料的換熱器不斷涌現(xiàn)。為了適應(yīng)發(fā)展的需要,中國對某些種類的換熱器已經(jīng)建立了標(biāo)準(zhǔn),形成了系列。完善的換熱器在設(shè)計或選型時應(yīng)滿足以下基本要求：

1、合理地實(shí)現(xiàn)所規(guī)定的工藝條件；

2、結(jié)構(gòu)安全可靠；

3、便于制造、安裝、操作和維修；

4、經(jīng)濟(jì)上合理。

浮頭式換熱器的一端管板與殼體固定,而另一端的管板可在殼體內(nèi)自由浮動,殼體和管束對膨脹是自由的,故當(dāng)兩張介質(zhì)的溫差較大時,管束和殼體之間不產(chǎn)生溫差應(yīng)力。浮頭端設(shè)計成可拆結(jié)構(gòu),使管束能容易的插入或抽出殼體。（也可設(shè)計成不可拆的）。這樣為檢修、清洗提供了方便。但該換熱器結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,而且浮動端小蓋在操作時無法知道泄露情況。因此在安裝時要特別注意其密封。

浮頭換熱器的浮頭部分結(jié)構(gòu),按不同的要求可設(shè)計成各種形式,除必須考慮管束能在設(shè)備內(nèi)自由移動外,還必須考慮到浮頭部分的檢修、安裝和清洗的方便。

在設(shè)計時必須考慮浮頭管板的外徑Do。該外徑應(yīng)小于殼體內(nèi)徑Di,一般推薦浮頭管板與殼體內(nèi)壁的間隙b1=3~5mm。這樣,當(dāng)浮頭出的鉤圈拆除后,即可將管束從殼體內(nèi)抽出。以便于進(jìn)行檢修、清洗。浮頭蓋在管束裝入后才能進(jìn)行裝配,所以在設(shè)計中應(yīng)考慮保證浮頭蓋在裝配時的必要空間。

鉤圈對保證浮頭端的密封、防止介質(zhì)間的串漏起著重要作用。隨著幞頭式換熱器的設(shè)計、制造技術(shù)的發(fā)展,以及長期以來使用經(jīng)驗(yàn)的積累,鉤圈的結(jié)構(gòu)形式也得到了不段的改進(jìn)和完善。

鉤圈一般都為對開式結(jié)構(gòu),要求密封可靠,結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、便于制造和拆裝方便。

浮頭式換熱器以其高度的可靠性和廣泛的適應(yīng)性,在長期使用過程中積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。盡管受到不斷涌現(xiàn)的新型換熱器的挑戰(zhàn),但反過來也不斷促進(jìn)了自身的發(fā)展。故迄今為止在各種換熱器中仍占主導(dǎo)地位。

優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：

1、管束可以抽出,以方便清洗管、殼程；

2、介質(zhì)間溫差不受限制；

3、可在高溫、高壓下工作,一般溫度小于等于450度,壓力小于等于6.4兆帕；

4、可用于結(jié)垢比較嚴(yán)重的場合；

5、可用于管程易腐蝕場合。

缺點(diǎn)：

1、小浮頭易發(fā)生內(nèi)漏；

2、金屬材料耗量大,成本高20%；

3、結(jié)構(gòu)復(fù)雜

制造工藝

選取換熱設(shè)備的制造材料及牌號,進(jìn)行材料的化學(xué)成分檢驗(yàn),機(jī)械性能合格后,對鋼板進(jìn)行矯形,方法包括手工矯形,機(jī)械矯形及火焰矯形。

備料－劃線－切割－邊緣加工（探傷）－成型－組對－焊接－焊接質(zhì)量檢驗(yàn)－組裝焊接－壓力試驗(yàn)

質(zhì)量檢驗(yàn)

化工設(shè)備不僅在制造之前對原材料進(jìn)行檢驗(yàn),而且在制造過程中要隨時進(jìn)行檢查。

概述

渦流熱膜換熱器采用最新的渦流熱膜傳熱技術(shù),通過改變流體運(yùn)動狀態(tài)來增加傳熱效果,當(dāng)介質(zhì)經(jīng)過渦流管表面時,強(qiáng)力沖刷管子表面,從而提高換熱效率。最高可達(dá)10000W/m2℃。

據(jù)【換熱設(shè)備推廣中心】介紹這種結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了耐腐蝕、耐高溫、耐高壓、防結(jié)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,對流換熱系數(shù)降低。

渦流熱膜換熱器的最大特點(diǎn)在于經(jīng)濟(jì)性和安全性統(tǒng)一。由于考慮了換熱管之間,換熱管和殼體之間流動關(guān)系,不再使用折流板強(qiáng)行阻擋的方式逼出湍流,而是靠換熱管之間自然誘導(dǎo)形成交替漩渦流,并在保證換熱管不互相摩擦的前提下保持應(yīng)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(jié)垢的問題。

性能特點(diǎn)

1、高效節(jié)能,該換熱器傳熱系數(shù)為6000-8000W/m2.0C。

2、全不銹鋼制作,使用壽命長,可達(dá)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(jié)構(gòu)緊湊,占地面積小,重量輕,安裝方便,節(jié)約土建投資。

6、設(shè)計靈活,規(guī)格齊全,實(shí)用針對性強(qiáng),節(jié)約資金。

7、應(yīng)用條件廣泛,適用較大的壓力、溫度范圍和多種介質(zhì)熱交換。

8、維護(hù)費(fèi)用低,易操作,清垢周期長,清洗方便。

9、采用納米熱膜技術(shù),顯著增大傳熱系數(shù)。

10、應(yīng)用領(lǐng)域廣闊,可廣泛用于熱電、廠礦、石油化工、城市集中供熱、食品醫(yī)藥、能源電子、機(jī)械輕工等領(lǐng)域。

質(zhì)檢內(nèi)容

設(shè)備制造過程中的檢驗(yàn),包括原材料的檢驗(yàn)、工序間的檢驗(yàn)及壓力試驗(yàn),具體內(nèi)容如下：

1、原材料和設(shè)備零件尺寸和幾何形狀的檢驗(yàn)；

2、原材料和焊縫的化學(xué)成分分析、力學(xué)性能分析試驗(yàn)、金相組織檢驗(yàn),總稱為破壞試驗(yàn)；

3、原材料和焊縫內(nèi)部缺陷的檢驗(yàn),其檢驗(yàn)方法是無損檢測,它包括：射線檢測、超聲波檢測、磁粉檢測、滲透檢測等；

4、設(shè)備試壓,包括：水壓試驗(yàn)、介質(zhì)試驗(yàn)、氣密試驗(yàn)等。

耐壓試驗(yàn)和氣密性試驗(yàn)：

制造完工的換熱器應(yīng)對換熱器管板的連接接頭,管程和殼程進(jìn)行耐壓試驗(yàn)或增加氣密性試驗(yàn),耐壓試驗(yàn)包括水壓試驗(yàn)和氣壓試驗(yàn)。換熱器一般進(jìn)行水壓試驗(yàn),但由于結(jié)構(gòu)或支撐原因,不能充灌液體或運(yùn)行條件不允許殘留試驗(yàn)液體時,可采用氣壓試驗(yàn)。

如果介質(zhì)毒性為極度,高度危害或管、殼程之間不允許有微量泄漏時,必須增加氣密性試驗(yàn)。

質(zhì)檢方法

換熱器壓力試驗(yàn)的順序如下：

固定管板換熱器先進(jìn)行殼程試壓,同時檢查換熱管與管板連接接頭,然后進(jìn)行管程試壓；

U形管式換熱器、釜式重沸器（U形管束）及填料函式換熱器先用試驗(yàn)壓環(huán)進(jìn)行殼程試壓,同時檢查接頭,然后進(jìn)行管程試壓；

浮頭式換熱器、釜式重沸器（浮頭式管束）先用試驗(yàn)壓環(huán)和浮頭專用工具進(jìn)行管頭試壓,對于釜式重沸器尚應(yīng)配備管頭試壓專用殼體,然后進(jìn)行管程試壓,最后進(jìn)行殼程試壓；

重疊換熱器接頭試壓可單臺進(jìn)行,當(dāng)各臺換熱器程間連通時,管程和殼程試壓應(yīng)在重疊組裝后進(jìn)行。

安裝方法

安裝換熱器的基礎(chǔ)必須滿足以使換熱器不發(fā)生下沉,或使管道把過大的變形傳到傳熱器的接管上�；�礎(chǔ)一般分為兩種：一種為磚砌的鞍形基礎(chǔ),換熱器上沒有鞍式支座而直接放在鞍形基礎(chǔ)上,換熱器與基礎(chǔ)不加固定,可以隨著熱膨脹的需要自由移動。另一種為混凝土基礎(chǔ),換熱器通過鞍式支座由地腳螺栓將其與基礎(chǔ)牢固的連接起來。

在安裝換熱器之前應(yīng)嚴(yán)格的進(jìn)行基礎(chǔ)質(zhì)量的檢查和驗(yàn)收工作,主要項(xiàng)目如下：基礎(chǔ)表面概況；基礎(chǔ)標(biāo)高,平面位置,形狀和主要尺寸以及預(yù)留孔是否符合實(shí)際要求；地腳螺栓的位置是否正確,螺紋情況是否良好,螺帽和墊圈是否齊全；放置墊鐵的基礎(chǔ)表面是否平整等。

基礎(chǔ)驗(yàn)收完畢后,在安裝換熱器之前在基礎(chǔ)上放墊鐵,安放墊鐵處的基礎(chǔ)表面必須鏟平,使兩者能很好的接觸。墊鐵厚度可以調(diào)整,使換熱器能達(dá)到設(shè)計的水平高度。墊鐵放置后可增加換熱器在基礎(chǔ)上的穩(wěn)定性,并將其重量通過墊鐵均勻地傳遞到基礎(chǔ)上去。墊鐵可分為平墊鐵、斜墊鐵和開口墊鐵。其中,斜墊鐵必須成對使用。地腳螺栓兩側(cè)均應(yīng)有墊鐵,墊鐵的安裝不應(yīng)妨礙換熱器的熱膨脹。

換熱器就位后需用水平儀對換熱器找平,這樣可使各接管都能在不受力的情況下連接管道。找平后,斜墊鐵可與支座焊牢,但不得與下面的平墊鐵或滑板焊死。當(dāng)兩個以上重疊式換熱器安裝時,應(yīng)在下部換熱器找正完畢,并且地腳螺栓充分固定后,再安裝上部換熱器�？沙楣苁鴵Q熱器安裝前應(yīng)抽芯檢查,清掃,抽管束時應(yīng)注意保護(hù)密封面和折流板。移動和起吊管束時應(yīng)將管束放置在專用的支承結(jié)構(gòu)上,以避免損傷換熱管。

根據(jù)換熱器的形式,應(yīng)在換熱器的兩端留有足夠的空間來滿足條件（操作）清洗、維修的需要。浮頭式換熱器的固定頭蓋端應(yīng)留有足夠的空間以便能從殼體內(nèi)抽出管束,外頭蓋端必須也留出一米以上的位置以便裝拆外頭蓋和浮頭蓋。

固定管板式換熱器的兩端應(yīng)留出足夠的空間以便能抽出和更換管子。并且,用機(jī)械法清洗管內(nèi)時。兩端都可以對管子進(jìn)行刷洗操作。U形管式換熱器的固定頭蓋應(yīng)留出足夠的空間以便抽出管束,也可在其相對的一端留出足夠的空間以便能拆卸殼體。

換熱器不得在超過銘牌規(guī)定的條件下運(yùn)行。應(yīng)經(jīng)常對管,殼程介質(zhì)的溫度及壓降進(jìn)行監(jiān)督,分析換熱管的泄漏和結(jié)垢情況。管殼式換熱器就是利用管子使其內(nèi)外的物料進(jìn)行熱交換、冷卻、冷凝、加熱及蒸發(fā)等過程,與其他設(shè)備相比較,其余腐蝕介質(zhì)接觸的表面積就顯得非常大,發(fā)生腐蝕穿孔結(jié)合處松弛泄漏的危險性很高,因此對換熱器的防腐蝕和防泄漏的方法也比其他設(shè)備要多加考慮,當(dāng)換熱器用蒸汽來加熱或用水來冷卻時,水中的溶解物在加熱后,大部分溶解度都會有所提高,而硫酸鈣類型的物質(zhì)則幾乎沒有變化。冷卻水經(jīng)常循環(huán)使用,由于水的蒸發(fā),使鹽類濃縮,產(chǎn)生沉積或污垢。又因水中含有腐蝕性溶解氣體及氯離子等引起設(shè)備腐蝕,腐蝕與結(jié)垢交替進(jìn)行,激化了鋼材的腐蝕。因此必須經(jīng)過清洗來改善換熱器的性能。由于清洗的困難程度是隨著垢層厚度或沉積的增加而迅速增大的,所以清洗間隔時間不宜過長,應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)裝置的特點(diǎn),換熱介質(zhì)的性質(zhì),腐蝕速度及運(yùn)行周期等情況定期進(jìn)行檢查,修理及清洗。

換熱器既可是一種單獨(dú)的設(shè)備,如加熱器、冷卻器和凝汽器等；也可是某一工藝設(shè)備的組成部分,如氨合成塔內(nèi)的熱交換器。

由于制造工藝和科學(xué)水平的限制,早期的換熱器只能采用簡單的結(jié)構(gòu),而且傳熱面積小、體積大和笨重,如蛇管式換熱器等。隨著制造工藝的發(fā)展,逐步形成一種管殼式換熱器,它不僅單位體積具有較大的傳熱面積,而且傳熱效果也較好,長期以來在工業(yè)生產(chǎn)中成為一種典型的換熱器。

發(fā)展歷史

二十世紀(jì)20年代出現(xiàn)板式換熱器,并應(yīng)用于食品工業(yè)。以板代管制成的換熱器,結(jié)構(gòu)緊湊,傳熱效果好,因此陸續(xù)發(fā)展為多種形式。30年代初,瑞典首次制成螺旋板換熱器。接著英國用釬焊法制造出一種由銅及其合金材料制成的板翅式換熱器,用于飛機(jī)發(fā)動機(jī)的散熱。30年代末,瑞典又制造出第一臺板殼式換熱器,用于紙漿工廠。在此期間,為了解決強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)的換熱問題,人們對新型材料制成的換熱器開始注意。

60年代左右,由于空間技術(shù)和尖端科學(xué)的迅速發(fā)展,迫切需要各種高效能緊湊型的換熱器,再加上沖壓、釬焊和密封等技術(shù)的發(fā)展,換熱器制造工藝得到進(jìn)一步完善,從而推動了緊湊型板面式換熱器的蓬勃發(fā)展和廣泛應(yīng)用。此外,自60年代開始,為了適應(yīng)高溫和高壓條件下的換熱和節(jié)能的需要,典型的管殼式換熱器也得到了進(jìn)一步的發(fā)展。70年代中期,為了強(qiáng)化傳熱,在研究和發(fā)展熱管的基礎(chǔ)上又創(chuàng)制出熱管式換熱器。

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,并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(jìn)出口溫度一定的條件下,當(dāng)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,采用逆流可使平均溫差增大,換熱器的傳熱面積減��；若傳熱面積不變,采用逆流時可使加熱或冷卻流體的消耗量降低。前者可節(jié)省設(shè)備費(fèi),后者可節(jié)省操作費(fèi),故在設(shè)計或生產(chǎn)使用中應(yīng)盡量采用逆流換熱。

當(dāng)冷、熱流體兩者或其中一種有物相變化(沸騰或冷凝)時,由于相變時只放出或吸收汽化潛熱,流體本身的溫度并無變化,因此流體的進(jìn)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(guān)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,以提高傳熱系數(shù)是一個重要的問題。熱阻主要來源于間壁兩側(cè)粘滯于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(cè)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,降低熱阻提高給熱系數(shù)。但增加流體流速會使能量消耗增加,故設(shè)計時應(yīng)在減小熱阻和降低能耗之間作合理的協(xié)調(diào)。為了降低污垢的熱阻,可設(shè)法延緩污垢的形成,并定期清洗傳熱面。

一般換熱器都用金屬材料制成,其中碳素鋼和低合金鋼大多用于制造中、低壓換熱器；不銹鋼除主要用于不同的耐腐蝕條件外,奧氏體不銹鋼還可作為耐高、低溫的材料；銅、鋁及其合金多用于制造低溫?fù)Q熱器；鎳合金則用于高溫條件下；非金屬材料除制作墊片零件外,有些已開始用于制作非金屬材料的耐蝕換熱器,如石墨換熱器、氟塑料換熱器和玻璃換熱器等。

機(jī)組構(gòu)造

換熱機(jī)組是一次熱網(wǎng)與用戶之間的直接橋梁,從一次熱網(wǎng)得到熱量,自動連續(xù)地轉(zhuǎn)換為用戶需要的生活用水及采暖用水,適用于空調(diào)（供暖供冷）,采暖,生活用水（洗�。┗蚱渌麚Q熱回路（如地板供熱,工藝水冷卻等）。換熱機(jī)組由板式換熱器、循環(huán)水泵、補(bǔ)水泵、過濾器、閥門、機(jī)組底座、熱計量表、配電箱、電子儀表及自控系統(tǒng)等組成。熱源的蒸汽或高溫水從機(jī)組的一次側(cè)供水口進(jìn)入板式換熱器,二次側(cè)的低溫回水經(jīng)過過濾器除污,通過循環(huán)泵也進(jìn)入板式過濾器,兩種不同溫度的水經(jīng)過熱交換,二次側(cè)將熱量輸送給熱用戶。

常見問題

在生產(chǎn)過程中,由于換熱器管板受水分沖刷、氣蝕和微量化學(xué)介質(zhì)的腐蝕,管板焊縫處經(jīng)常出現(xiàn)滲漏,導(dǎo)致水和化工材料出現(xiàn)混合,生產(chǎn)工藝溫度難以控制,致使生成其它產(chǎn)品,嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量,降低產(chǎn)品等級。冷凝器管板焊縫滲漏后,企業(yè)通常利用傳統(tǒng)補(bǔ)焊的方法進(jìn)行修復(fù),管板內(nèi)部易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力,且難以消除,致使其它換熱器出現(xiàn)滲漏,企業(yè)通過打壓,檢驗(yàn)設(shè)備修復(fù)情況,反復(fù)補(bǔ)焊、實(shí)驗(yàn),2～4人需要幾天時間才能修復(fù)完成,使用幾個月后管板焊縫再次出現(xiàn)腐蝕,給企業(yè)帶來人力、物力、財力的浪費(fèi),生產(chǎn)成本的增加。通過福世藍(lán)高分子復(fù)合材料的耐腐蝕性和抗沖刷性,通過提前對新?lián)Q熱器的保護(hù),這樣不僅有效治理了新?lián)Q熱器存在的焊縫和砂眼問題,更避免了使用后化學(xué)物質(zhì)腐蝕換熱器金屬表面和焊接點(diǎn),在以后的定期維修時,也可以涂抹福世藍(lán)高分子復(fù)合材料來保護(hù)裸露的金屬；即使使用后出現(xiàn)了滲漏現(xiàn)象,也可以通過福世藍(lán)技術(shù)及時修復(fù),避免了長時間的堆焊維修影響生產(chǎn)。正是由于此種精細(xì)化的管理,才使得換熱器滲漏問題出現(xiàn)的概率大大降低,不僅降低了換熱器的設(shè)備采購成本,更保證了產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)時間,提高了產(chǎn)品競爭力。

氣動噴涂

俄羅斯提出了一種先進(jìn)方法,即氣動噴涂法,來提高翅片化表面的性能。其實(shí)質(zhì)是采用高速的冷的或稍微加溫的含微粒的流體給翅片表面噴鍍粉末粒子。用該方法不僅可噴涂金屬還能噴涂合金和陶瓷(金屬陶瓷混合物),從而得到各種不同性能的表面。通常在實(shí)踐中翅片底面的接觸阻力是限制管子加裝翅片的因素之一。為了評估翅片管換熱器元件進(jìn)行了試驗(yàn)研究。試驗(yàn)是采用在翅片表面噴涂ac－鋁,并添加了24a白色電爐氧化鋁。將試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)加以整理,便可評估翅片底面的接觸阻力。將研究的翅片的效率與計算數(shù)據(jù)進(jìn)行比較,得出的結(jié)論是：氣動噴涂翅片的底面的接觸阻力對效率無實(shí)質(zhì)性影響。為了證實(shí)這一點(diǎn),又對基部(管子)與表面(翅片)的過渡區(qū)進(jìn)行了金相結(jié)構(gòu)分析。

對過渡區(qū)試片的分析表明,連接邊界的整個長度上無不嚴(yán)密性的微裂紋。所以,氣動噴涂法促進(jìn)表面與基本相互作用的分支邊界的形成,能促進(jìn)粉末粒子向基體的滲透,這就說明了附著強(qiáng)度高,有物理接觸和金屬鏈形成。因而氣動噴涂法不但可用于成型,還可用來將按普通方法制造的翅片固定在換熱器管子的表面上,也可用來對普通翅片的底面進(jìn)行補(bǔ)充加固�？梢灶A(yù)計,氣動噴涂法在緊湊高效換熱器的生產(chǎn)中,將會得到廣泛應(yīng)用。

螺旋折流

在管殼式換熱器中,殼程通常是一個薄弱環(huán)節(jié)。通常普通的弓形折流板能造成曲折的流道系統(tǒng)(z字形流道),這樣會導(dǎo)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(jié)垢加劇,對傳熱效率不利。返混也能使平均溫差失真和縮小。其后果是,與活塞流相比,弓形折流板會降低凈傳熱。優(yōu)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(jìn),是發(fā)展殼程的第一步。雖然引進(jìn)了密封條和附加諸如偏轉(zhuǎn)折流板及采取其他措施來改進(jìn)換熱器的性能,但普通折流板設(shè)計的主要缺點(diǎn)依然存在。

為此,美國提出了一種新方案,即建議采用螺旋狀折流板。這種設(shè)計的先進(jìn)性已為流體動力學(xué)研究和傳熱試驗(yàn)結(jié)果所證實(shí),此設(shè)計已獲得專利權(quán)。此種結(jié)構(gòu)克服了普通折流板的主要缺點(diǎn)。螺旋折流板的設(shè)計原理很簡單：將圓截面的特制板安裝在“擬螺旋折流系統(tǒng)”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(xù)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(shè)計。螺旋折流板結(jié)構(gòu)可滿足相對寬的工藝條件,可針對不同操作條件,選取最佳的螺旋角,分別情況選用重疊折流板或是雙螺旋折流板結(jié)構(gòu)。但存在因折流板搭接形成縫隙,導(dǎo)致增大流體阻力,能量損失的情況。

百年來國內(nèi)外學(xué)者不斷研究生產(chǎn)一種理想的連續(xù)螺旋折流板結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)是一個連續(xù)不間斷、不漏流的曲面構(gòu)成,能夠使殼程的流體呈螺旋柱塞流狀態(tài)流動,流體之間的溫度差異得到快速消除,從而實(shí)現(xiàn)高效的傳熱,能夠很好的解決普通折流板的大部分缺點(diǎn)。但一直存在加工技術(shù)難題,無法實(shí)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用。2019年,國內(nèi)企業(yè)取得了加工方法的突破,獲得了獨(dú)家專利權(quán),并逐步建成了成熟的流水線,實(shí)現(xiàn)了連續(xù)螺旋折流板換熱器​的工業(yè)化批量生產(chǎn)。

麻花管

瑞典alares公司開發(fā)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(jìn)。螺旋扁管的制造過程包括了“壓扁”與“熱扭”兩個工序。改進(jìn)后的麻花管換熱器同傳統(tǒng)的管殼式換熱器一樣簡單,但有許多激動人心的進(jìn)步,它獲得了如下的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益：改進(jìn)了傳熱,減少了結(jié)垢,真正的逆流,降低了成本,無振動,節(jié)省了空間,無折流元件。

由于管子結(jié)構(gòu)獨(dú)特使管程與殼程同時處于螺旋運(yùn)動,促進(jìn)了湍流程度。該換熱器總傳熱系數(shù)較常規(guī)換熱器高40%,而壓力降幾乎相等。組裝換熱器時也可采用螺旋扁管與光管混合方式。該換熱器嚴(yán)格按照asme標(biāo)準(zhǔn)制造。凡是用管殼式換熱器和傳統(tǒng)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(shè)備所獲得的最佳值。估計在化工、石油化工行業(yè)中具有廣闊的應(yīng)用前景。

螺旋管式

在管子上纏繞金屬絲作為筋條(翅片)的螺旋管式換熱器(ta),一般都是采用焊接方法將金屬絲固定在管子上。但這種方法對整個設(shè)備的質(zhì)量有一系列的影響,因?yàn)殁F焊法必將從換熱中“扣除”很大一部分管子和金屬絲的表面。更重要的是,由于焊料迅速老化和破碎會造成機(jī)器和設(shè)備堵塞,隨之提前報損。

螺旋板式

spiral plate heat exchanger

螺旋板式換熱器

傳熱元件由螺旋形板組成的換熱器。

螺旋板式換熱器是一種高效換熱器設(shè)備,適用汽－汽、汽－液、液－液,對液傳熱。它適用于化學(xué)、石油、溶劑、醫(yī)藥、食品、輕工、紡織、冶金、軋鋼、焦化等行業(yè)。按 結(jié)構(gòu)形式可分為 不可拆式（Ⅰ型）螺旋板式及可拆式（Ⅱ型、Ⅲ型）螺旋 板式換熱器

螺旋板式換熱器結(jié)構(gòu)及性能

1、本設(shè)備由兩張卷制而成,形成了兩個均勻的螺旋通道,兩種傳熱介質(zhì)可進(jìn)行全逆流流動,大大增強(qiáng)了換熱效果,即使兩種小溫差介質(zhì),也能達(dá)到理想的換熱效果。

2、在殼體上的接管采用切向結(jié)構(gòu),局部阻力小,由于螺旋通道的曲率是均勻的,液體在設(shè)備內(nèi)流動沒有大的轉(zhuǎn)向,總的阻力小,因而可提高設(shè)計流速使之具備較高的傳熱能力。

3、I型不可拆式螺旋板式換熱器螺旋通道的端面采用焊接密封,因而具有較高的密封性。

4、II型可拆式螺旋板換熱器結(jié)構(gòu)原理與不可拆式換熱器基本相同,但其中一個通道可拆開清洗,特別適用有粘性、有沉淀液體的熱交換。

5、III型可拆式螺旋板換熱器結(jié)構(gòu)原理與不可拆式換熱器基本相同,但其兩個通道可拆開清洗,適用范圍較廣。

6、單臺設(shè)備不能滿足使用要求時,可以多臺組合使用,但組合時必須符合下列規(guī)定：并聯(lián)組合、串聯(lián)組合、設(shè)備和通道間距相同�；旌辖M合：一個通道并聯(lián),一個通道串聯(lián)。

變聲速壓

變聲速增壓熱交換器即兩相流噴射式熱交換器,廣泛適用于汽—水換熱的各個領(lǐng)域。由中國洛陽藍(lán)海實(shí)業(yè)有限公司自主研發(fā)。它以蒸汽為動力,通過汽水壓縮混合,使水溫瞬時升高,利用壓力激波技術(shù)達(dá)到無外力增壓的效果,顯著的節(jié)能和增壓特點(diǎn)大大降低了用戶使用成本,可取代傳統(tǒng)的熱交換器。

變聲速增壓熱交換器是一種混合型汽—水換熱設(shè)備,蒸汽經(jīng)過絕熱膨脹技術(shù)處理以射流態(tài)引入混合腔與經(jīng)過膜化處理的被加熱水在蒸汽沖擊力作用下均勻混合,形成具有一定計算容積比的汽水壓縮混合物,當(dāng)其瞬間壓縮密度達(dá)到一定值時便形成了兩相流體場現(xiàn)象。在場態(tài)的激化下,該混合物的聲速值出現(xiàn)突破聲障臨界的過渡性轉(zhuǎn)變,同時爆發(fā)大量壓力激波,壓力激波單向傳導(dǎo)特性使瞬間達(dá)到設(shè)計溫度的熱水在不變截面管道中出現(xiàn)壓力升高卻不回流現(xiàn)象。變聲速增壓熱交換技術(shù)是以兩相流體場的有序激化強(qiáng)制完成“瞬時換熱+無外力增壓”雙效應(yīng)。

換熱器在煉油工業(yè)中的應(yīng)用是十分廣泛的,其重要性也是顯而宜見的,換熱設(shè)備利用率的高低直接影響到煉油工藝的效率以及成本的費(fèi)用問題。據(jù)統(tǒng)計換熱器在化工建設(shè)中約占投資的1/5,因此,換熱器的利用率及壽命是值得研究的重要問題。由換熱器的損壞原因來看,腐蝕是一個十分重要的原因,而且換熱器的腐蝕是大量的普遍存在的,能夠解決好腐蝕問題,就等于解決了換熱器損壞的根本。要想防止換熱器的腐蝕,就得弄清楚腐蝕的根源,現(xiàn)就換熱器的腐蝕的原因從以下幾方面進(jìn)行討論。

腐蝕

一、換熱器的用材的選擇

使用何種材料的決定因素是其經(jīng)濟(jì)性,管子材料有不銹鋼,銅鎳合金,鎳基合金,鈦和鋯等,除了工業(yè)上不能使用焊接管的情況以外都使用了焊接管,耐蝕材料僅用于管程,殼程材料是碳鋼。

二、換熱器的金屬腐蝕

1、金屬腐蝕的原理 金屬腐蝕是指在周圍介質(zhì)的化學(xué)或電化學(xué)的作用下,并且經(jīng)常是在和物理、機(jī)械或生物學(xué)因素的共同作用下金屬產(chǎn)生的破壞,也即金屬在它所處環(huán)境的作用下所產(chǎn)生破壞。

2、換熱器幾種常見的腐蝕破壞類型

①均勻腐蝕 在整個暴露于介質(zhì)的表面上,或者在較大的面積上產(chǎn)生的,宏觀上均勻的腐蝕破壞叫均勻腐蝕。 2.2.2 接觸腐蝕 兩種電位不同的金屬或合金互相接觸,并浸于電解質(zhì)溶解質(zhì)溶液中,它們之間就有電流通過,電位正的金屬腐蝕速度降低,電位負(fù)的金屬腐蝕速度增加。

②選擇性腐蝕 合金中某一元素由于腐蝕,優(yōu)先進(jìn)入介質(zhì)的現(xiàn)象稱為選擇性腐蝕。

③孔蝕 集中在金屬表面?zhèn)�別小點(diǎn)上深度較大的腐蝕稱為孔蝕,或稱小孔腐蝕、點(diǎn)蝕。

④縫隙腐蝕 在金屬表面的縫隙和被覆蓋的部位會產(chǎn)生劇烈的縫隙腐蝕。

⑤沖刷腐蝕 沖刷腐蝕是由于介質(zhì)和金屬表面之間的相對運(yùn)動而使腐蝕過程加速的一種腐蝕。

⑥晶間腐蝕 晶間腐蝕是優(yōu)先腐蝕金屬或合金的晶界和晶界附近區(qū)域,而晶粒本身腐蝕比較小的一種腐蝕。

⑦應(yīng)力腐蝕破裂(SCC)和腐蝕疲勞SCC是在一定的金屬一介質(zhì)體系內(nèi),由于腐蝕和拉應(yīng)力的共同作用造成的材料斷裂。

⑦氫破壞 金屬在電解質(zhì)溶液中,由于腐蝕、酸洗、陰極保護(hù)或電鍍,可以產(chǎn)生因滲氫而引起的破壞。

三、冷卻介質(zhì)對金屬腐蝕的影響

工業(yè)上使用最多的冷卻介質(zhì)是各種天然水。影響金屬腐蝕的因素很多,主要的幾個因素及其對幾種常用金屬的影響:

1、溶解氧 水中的溶解氧是參加陰極過程的氧化劑,因此它一般促進(jìn)腐蝕。當(dāng)水中氧的濃度不均勻時,將形成氧的濃差電池,造成局部腐蝕。對碳鋼、低合金鋼、銅合金和某些牌號的不銹鋼而言,熔解氧是影響它們在水中腐蝕行為的最重要因素。

2、其他溶解氣體 在水中無氧時CO2將導(dǎo)致銅和鋼的腐蝕,但不促進(jìn)鋁的腐蝕。微量的氨腐蝕銅合金,但對鋁和鋼沒有影響。H2S促進(jìn)銅和鋼的腐蝕,但對鋁無影響。SO2降低了水的pH值,增加了水對金屬的腐蝕性。

3、硬度 一般說來,淡水的硬度增高對銅、鋅、鉛和鋼等金屬的腐蝕減小。非常軟的水腐蝕性很強(qiáng),在這種水中,不宜用銅、鉛、鋅。相反,鉛在軟水中耐蝕,在硬度高的水中產(chǎn)生孔蝕。

4、pH值 鋼在pH>11的水中腐蝕較小,pH<7時腐蝕增大。

5、離子的影響 氯離子可以破壞不銹鋼等鈍化金屬的表面,誘發(fā)孔蝕或SCC。

6、垢的影響 淡水中的CaCO3垢。CaCO3垢層對傳熱不利,但是有利于防止腐蝕。

四、傳熱過程對腐蝕的影響

金屬在有傳熱和沒有傳熱的條件下,腐蝕行為是不相同的。一般說來,傳熱使金屬的腐蝕加劇,特別是在有沸騰、汽化或過熱的條件下更明顯。在不同介質(zhì)中,或?qū)Σ煌�的金�?傳熱的影響也不相同。

五、防腐方法

知道了換熱器各種腐蝕的原因,合理的選擇防腐措施,才能達(dá)到高效利用設(shè)備的目的。

防護(hù)

針對以上討論的有關(guān)腐蝕情況,提出以下防腐方法:

這里主要介紹緩蝕劑,電化學(xué)保護(hù)。

①緩蝕劑

以鉻酸鹽為主要成分的緩蝕劑是冷卻水系統(tǒng)常用的,鉻酸根離子是一種陽極(過程)抑制劑,當(dāng)它與合適的陰極抑制劑組合時,能得到令人滿意而又經(jīng)濟(jì)的防腐蝕效果。 鉻酸鹽-鋅——聚磷酸鹽:聚磷酸鹽的使用是由于它是具有清潔金屬表面的作用,有緩蝕能力,聚磷酸鹽可以部分轉(zhuǎn)成正磷酸鹽,它們也可以同鈣生成大的膠體陽離子,抑制陰極過程。 鉻酸鹽-鋅——膦酸鹽:這種方法用膦酸鈉代替聚磷酸鹽外與上一種方法相似,氨基甲叉磷酸鹽也可以用于比為聚磷酸鹽所規(guī)定的pH值要高的場合。氨基甲叉膦酸鹽可以防止水垢,即使pH值為9也能控制鈣鹽的沉淀。 鉻酸鹽-鋅——水解的聚丙烯酰胺:由于陽離子型共聚物水解的聚丙烯酰胺的分散作用,能夠防止或抑制水垢成污垢的產(chǎn)生。

②電化學(xué)保護(hù)

采用陰極保護(hù)和陽極保護(hù)。陰極保護(hù)是利用外加直流電源,使金屬表面變?yōu)殛帢O而達(dá)到保護(hù),此法耗電量大,費(fèi)用高。陽極保護(hù)是把保護(hù)的換熱器接以外加電源的陽極,使金屬表面生成鈍化膜,從而得到保護(hù)。

長期以來傳統(tǒng)的清洗方式如機(jī)械方法（刮、刷）、高壓水、化學(xué)清洗(酸洗)等在對換熱器清洗時出現(xiàn)很多問題：不能徹底清除水垢等沉積物,酸液對設(shè)備造成腐蝕形成漏洞,殘留的酸對材質(zhì)產(chǎn)生二次腐蝕或垢下腐蝕,最終導(dǎo)致更換設(shè)備,此外,清洗廢液有毒,需要大量資金進(jìn)行廢水處理。新研發(fā)出的對設(shè)備無腐蝕清洗劑,其中應(yīng)有技術(shù)較好的有福世泰克清洗劑,其高效、環(huán)保、安全、無腐蝕,不但清洗效果良好而且對設(shè)備沒有腐蝕,能夠保證換熱器的長期使用。清洗劑（特有的添加濕潤劑和穿透劑,可以有效清除用水設(shè)備中所產(chǎn)生的最頑固的水垢（碳酸鈣）、銹垢、油垢、粘泥等沉淀物,同時不會對人體造成傷害,不會對鋼鐵、紫銅、鎳、鈦、橡膠、塑料、纖維、玻璃、陶瓷等材質(zhì)產(chǎn)生侵蝕、點(diǎn)蝕、氧化等其他有害的反應(yīng),可大大延長設(shè)備的使用壽命。

在工業(yè)生產(chǎn)的過程中,有的時候會因?yàn)椴僮鞑划?dāng)引起的突發(fā)情況造成個別設(shè)備或者局部管道線路結(jié)垢、堵塞,影響生產(chǎn)的正常運(yùn)行。對于這時的情況,主要是快速的清除污垢,保證生產(chǎn)裝置可以正常的運(yùn)轉(zhuǎn),恢復(fù)正常生產(chǎn)狀態(tài)�；謴�(fù)裝置生產(chǎn)效率。比如化工設(shè)備結(jié)垢造成換熱器等設(shè)備傳遞熱量熱系數(shù)減少,管道流通面積的減少或者流通阻力增大,使能、物等消耗增加,生產(chǎn)效率明顯下降。這時通過清洗除垢來恢復(fù)生產(chǎn)設(shè)備的生產(chǎn)效率。

由于很多方面的原因,換熱器設(shè)備等和管道線路線中都會產(chǎn)生很多如結(jié)焦、油污垢、水垢、沉積物、腐蝕產(chǎn)物、聚合物、菌類、藻類、粘泥等污垢。然而工作時產(chǎn)生的這些污垢會使設(shè)備和管道線路失效,裝置系統(tǒng)會發(fā)生生產(chǎn)下降,能耗、物耗增加等不良情況,污垢腐蝕性特別嚴(yán)重時還會使流程中斷,裝置系統(tǒng)被迫停產(chǎn),直接造成各種經(jīng)濟(jì)損失,甚至還有可能發(fā)生惡性生產(chǎn)事故。在科學(xué)發(fā)展的今天要想完全的避免污垢的產(chǎn)生是幾乎不可能的,所以,換熱器等設(shè)備的清洗便成為工業(yè)(如:石油、化工、電力、冶金各行業(yè))生產(chǎn)中所不可缺少的一個重要環(huán)節(jié)。

高壓水射流清洗換熱器屬于物理清洗方法,與傳統(tǒng)的人工、機(jī)械清洗及化學(xué)清洗相比,有諸多優(yōu)點(diǎn)：清洗成本低、清洗質(zhì)量好、清洗速度快,而且不產(chǎn)生環(huán)境污染,對設(shè)備沒有腐蝕。我國高壓水射流清洗技術(shù)發(fā)展比較迅速,水射流工業(yè)清洗的比重在大中型城市及企業(yè)已接近20%,并且以每年10%左右的速度增長,可謂方興未艾。預(yù)計6—7年時間,在中國工業(yè)清洗行業(yè)中,高壓水射流清洗技術(shù)將要占絕對優(yōu)勢,是我國工業(yè)清洗的必由之路。

系統(tǒng)檢驗(yàn)

對于一些新系統(tǒng)來說,不能馬上與換熱器進(jìn)行交替使用,首先把新的系統(tǒng)在指定的時間段運(yùn)行,讓它有了一個運(yùn)行模式后,這個時候方可以把換熱器并入系統(tǒng)中使用,這樣做的目的完全是為了避免管網(wǎng)中的雜質(zhì)破壞換熱器設(shè)備；

防除垢

聲波防、除垢技術(shù)已在石油化工、冶金電力、制糖制藥等諸多工業(yè)領(lǐng)域得以廣泛應(yīng)用超。

超聲波防除垢技術(shù)是利用超聲高頻脈沖震蕩波在換熱器金屬面與內(nèi)部物料液體液面產(chǎn)生的一系列作用而達(dá)到防除垢目的的。

具體機(jī)理是超聲震蕩波垂直作用在換熱器金屬表面,使其在金屬中快速傳播,受到震動的金屬壁面與相鄰液面產(chǎn)生了推斥力,使液體遠(yuǎn)離壁面,而后恢復(fù)原位,過程中產(chǎn)生了一個時間差,出現(xiàn)一個狹小的真空區(qū)域,周圍液體會迅速填充,產(chǎn)生了微渦,周而復(fù)始,就產(chǎn)生了這種高速微渦效應(yīng),高速微渦效應(yīng)阻斷了液體中垢質(zhì)成分附著在金屬管壁的條件,從而達(dá)到了防垢效果。

而高速微渦使液體不斷沖刷著金屬壁面上的軟垢,使軟垢隨液體流走,從而解決軟垢問題,同樣高速微渦可以帶走金屬周邊的氣泡,達(dá)到防止金屬氧化的目的。

對于已附著在金屬壁上的硬垢質(zhì),在高頻振動的作用下,由于金屬和垢質(zhì)的彈性阻抗不同,頻率響應(yīng)也不一致,是兩者間產(chǎn)生不同振動,硬垢比金屬的彈性阻抗差很多,會在內(nèi)部形成多方向性的微沖性剪切力,使垢質(zhì)疲勞、裂紋、疏松、脫落。而在產(chǎn)生裂縫的同時,就會有毛細(xì)作用的出現(xiàn),液體通過裂縫迅速進(jìn)入到垢層當(dāng)中,接觸高溫金屬管時受熱體積急速膨脹,加速垢質(zhì)的脫離。這就達(dá)到了除垢的效果。

該技術(shù)已申請三項(xiàng)國家專利技術(shù),并被發(fā)改委評委國家級科技成果重點(diǎn)推廣項(xiàng)目。

管網(wǎng)清潔

無論是在工作前還是工作完成后,我們都必須要對管網(wǎng)中進(jìn)行清潔處理,效率相當(dāng)。

因冷卻水大多數(shù)含有鈣、鎂離子和酸式碳酸鹽。當(dāng)冷卻水流經(jīng)金屬表面時,有碳酸鹽的生成。另外,溶解在冷卻水中的氧還會造成金屬腐蝕,形成鐵銹。由于銹垢的產(chǎn)生,換熱效果下降。嚴(yán)重時不得不在殼體外噴淋冷卻水,結(jié)垢嚴(yán)重時會堵塞管子,使換熱效果失去作用。采用福世泰克清洗劑清洗凝汽器,福世泰克的高效、環(huán)保、安全、無腐蝕,不但清洗效果良好而且對設(shè)備沒有腐蝕,能夠保證凝汽器的長期使用。

螺旋扁管換熱器介紹

螺旋扁管是瑞士Allares公司首先提出、美國Brown公司（休斯頓的布朗公司）經(jīng)過改進(jìn)的一種換熱管。由于管子的獨(dú)特結(jié)構(gòu),流體在管內(nèi)處于螺旋流動,促使湍流程度。經(jīng)實(shí)驗(yàn)研究表明螺旋扁管管內(nèi)膜傳熱系數(shù)通常比普通圓管大幅度提高,在低雷諾數(shù)時最為明顯,達(dá)2—3倍；隨著雷諾數(shù)的增大,通常也可提高傳熱系數(shù)5O%以上。

其制造過程是先將圓管壓扁,然后扭曲成螺旋狀。穿管時按同一方布置形成管束,管束無支撐件,只是依靠螺旋扁管外緣外螺旋線的接觸點(diǎn)相互支撐。在管程,流體的螺旋流動提高了其湍流程度,減薄了作為傳熱主要熱阻的滯流內(nèi)層的厚度,使管內(nèi)傳熱得以強(qiáng)化。在殼程,因螺旋扁管之間的流道也呈螺旋狀,流體在其間運(yùn)動時受離心力的作用而周期性地改變速度和方向,從而加強(qiáng)了流體的縱向混合。加之流體經(jīng)過相鄰管子的螺旋線接觸點(diǎn)時形成脫離管壁的尾流,增強(qiáng)了流體自身的湍流程度,破壞了流體在管壁上的傳熱邊界層,因而使得殼程的傳熱也得以強(qiáng)化。管內(nèi),管外傳熱同時強(qiáng)化的結(jié)果,使其傳熱效果較普通管殼式換熱器有大幅度提高,特別對流體粘度大,一側(cè)或兩側(cè)呈滯流流動的換熱過程,其效果尤為突出。

2007年秦皇島同力達(dá)公司開發(fā)出螺旋扁管冷壓成型機(jī)并獲國家發(fā)明專利,此設(shè)備解決了高效換熱元件—螺旋扁管不能實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)的難題,為國內(nèi)外首創(chuàng),該專利為我們開發(fā)高效節(jié)能換熱器奠定了基礎(chǔ)。

因利用該換熱管做成的換熱器擁有的優(yōu)點(diǎn)：

1、壓降小

2、傳熱效率高

3、不易結(jié)垢

4、不污堵

此克服了傳統(tǒng)換熱器的缺點(diǎn),是目前提取低溫余熱最理想的換熱設(shè)備,該換熱器應(yīng)用于沖渣水上效果明顯,是最理想的換熱器。