换热器

高效热交换设备,广泛应用于石油、化工、电力等行业,实现热能的高效传递与回收

换热器定义与描述

换热器是一种在不同温度的两种或多种流体之间传递热量的设备,也称为热交换器。它通过固体壁面将高温流体的热量传递给低温流体,实现热能的传递与回收。

换热器在工业生产中具有重要作用,广泛应用于石油、化工、电力、制药、食品等行业,是提高能源利用效率、降低生产成本的关键设备。

根据传热方式的不同,换热器可分为间壁式、混合式和蓄热式三大类。其中间壁式换热器应用最为广泛,通过固体壁面将热流体和冷流体隔开,实现热量传递。

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换热器结构示意图

换热器分类

管壳式换热器

管壳式换热器

由管束和壳体组成,结构坚固,适应性强,可承受较高压力和温度,是应用最广泛的换热器类型。

板式换热器

板式换热器

由一系列金属板片组成,传热效率高,结构紧凑,易于拆卸清洗,适用于低压、低温差工况。

螺旋板式换热器

螺旋板式换热器

由两张平行金属板卷制而成,形成两个螺旋通道,传热效率高,不易结垢,适用于含颗粒介质。

翅片管换热器

翅片管换热器

在换热管外表面增加翅片,增大传热面积,适用于气体与液体之间的换热,如空冷器。

套管式换热器

套管式换热器

由直径不同的直管套在一起组成,结构简单,适用于高温、高压和小流量工况。

板翅式换热器

板翅式换热器

由隔板、翅片和封条组成,结构紧凑,传热效率高,适用于低温、低压工况。

换热器材料

碳钢

碳钢是制造换热器最常用的材料,具有良好的强度、塑性和焊接性能,成本相对较低。适用于一般工况下的换热器制造。

常用牌号:Q235、Q345R、20#等。

碳钢材料示意图

不锈钢

不锈钢具有良好的耐腐蚀性能,适用于腐蚀性介质的工作环境。常见的有奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢等。

常用牌号:304、316L、321、347等。

不锈钢材料示意图

铜及铜合金

铜及铜合金具有良好的导热性能,适用于高效换热器。但成本较高,主要用于特殊工况。

常用材料:纯铜、黄铜、青铜等。

铜合金材料示意图

钛及钛合金

钛及钛合金具有优异的耐腐蚀性能,适用于强腐蚀性介质,如海水、氯离子环境等。

常用材料:纯钛、钛合金等。

钛合金材料示意图

换热器应用领域

🛢️

石油化工

用于原油加热、塔顶冷凝、反应器进料预热等工艺过程,提高能源利用效率。

能源电力

在火力发电厂中用于锅炉给水加热、汽轮机抽汽加热等,提高电厂热效率。

🏭

化工制药

用于反应器温度控制、溶剂回收、产品冷却等,保证工艺过程稳定运行。

🏗️

暖通空调

用于中央空调系统的冷冻水冷却、热回收等,提高系统能效。

🚢

船舶海洋

用于船舶主机冷却、润滑油冷却、中央冷却系统等,适应海洋环境特殊要求。

🔬

食品饮料

用于食品杀菌、巴氏消毒、浓缩蒸发等工艺,满足卫生和安全要求。

🌱

环保工程

用于废水处理中的热回收、废气余热利用等,助力节能减排。

🏭

冶金工业

用于高炉冷却、轧钢加热炉余热回收等,提高能源利用效率。

换热器维护与保养

定期清洗

换热器在使用过程中容易结垢,影响传热效率,需要定期清洗。清洗方法包括:

  • 机械清洗:使用刷子、高压水枪等工具清除污垢
  • 化学清洗:使用酸、碱等化学药剂溶解污垢
  • 超声波清洗:利用超声波振动去除污垢

清洗周期根据介质性质和使用环境确定,一般为3-12个月。

换热器清洗示意图

定期检查

定期检查换热器的运行状态,及时发现和处理问题:

  • 检查换热器外观,有无腐蚀、泄漏现象
  • 检查连接部位,有无松动、泄漏
  • 检查温度、压力等运行参数是否正常
  • 检查传热效率,有无明显下降

检查周期一般为1-3个月,重要设备应缩短检查周期。

换热器检查示意图

故障处理

换热器常见故障及处理方法:

  • 泄漏:检查密封件,更换损坏部件
  • 结垢严重:加强清洗,改善水质或介质
  • 传热效率下降:检查污垢情况,清洗或更换部件
  • 振动过大:检查支撑和连接部位,加固或调整

发现故障应及时处理,避免影响设备正常运行。

换热器维修示意图