换热器

概述

换热器（heat exchanger），是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。换热器在化工、石油、动力、食品及其它许多工业生产中占有重要地位，其在化工生产中换热器可作为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等，应用广泛。

工作原理

换热器工作原理它主要是用于干燥系统中空气加热，是热风装置中的主要设备，散热器采用的热介质可以是蒸汽或热水，也可用导热油，蒸气的工作压力一般不超过0.8Mpa，热空气的温度在150℃以下。

应用

换热器在石油、化工、轻工、制药、能源等工业生产中，常常用作把低温流体加热或者把高温流体冷却，把液体汽化成蒸汽或者把蒸汽冷凝成液体。换热器既可是一种单元设备，如加热器、冷却器和凝汽器等；也可是某一工艺设备的组成部分，如氨合成塔内的换热器。换热器是化工生产中重要的单元设备，根据统计，热交换器的吨位约占整个工艺设备的20%有的甚至高达30%，其重要性可想而知。

分类

按传热原理分类：间壁式换热器、蓄热式换热器、流体连接间接式换热器、直接接触式换热器、复式换热器。

按用途分类：加热器、预热器、过热器、蒸发器。

按结构分类：浮头式换热器、固定管板式换热器、U形管板换热器、板式换热器等。

选型指南

目前为了满足不同生产工作的使用需求，换热器的分类越来越多，不同种类的换热器的构造特点以及工作原理都不同，因此使用的过程中发挥的功能优势也有很大的差别。为了让换热器的安装使用为生产工作带来更大的帮助，需要了解换热器选择方法。

1、结合传递热量来选择

在选择换热器的时候，应该结合流体的种类以及冷却流体的流量、进出口的温度来进行计算。另外还需要注意工作压力等方面的因素，结合这些因素可以计算出需要传递的热量。

2、结合流体性质来选换热器材质

选择换热器的时候要注意流体的性质以及腐蚀性，通过这些内容来确定管子的材料。同时要根据材料的加工特点以及流体的流量、温度、压力以及换热管与壳体的温度来了解所需要传递的热量是多少。同时也要注意材质的造价高低以及管子的清洁保养工作是否就简单便捷等因素来进行挑选换热器。

3、结合流体流向来选择

选择换热器的时候，应该确定流体的流动空间，这样就确定了管程以及壳程内是什么介质。同时要确定换热器两种流体的具体流向，因为流向可以选择并流、错流以及逆流，通过这些内容可以确定出有效平均温差。

4、结合传热面积来选择

在选择换热器的时候，需要计算出传热面积，具体的计算方法需要结合我国管壳式换热器标准系列来进行计算，通过以上计算可以初步确定换热器的基本参数，例如管径、管子的数量、长度以及排列方式，同时还可以基本确定折流元件等的布置以及型式等。

5、结合传热系数等来选型

结合以上步骤确定的标准系列尺寸，进行传热系数的校核和阻力降的计算，之后按照标准来选择换热器，这样的换热器在安装使用之后换热的效果更加的稳定高效。

维护保养

板式换热器的维护  

易损部件是板式换热器的密封垫片，一般用三元乙丙胶垫，耐酸、耐碱、耐盐，适用于在有氯化物及有机溶剂等严重腐蚀的场合，工作温度一般在一20～150℃。实践证明，加了消泡剂的aMDEA溶液将会出现胶垫溶胀现象。从目前运行情况分析，胶垫的使用寿命大约在1 2a。正确的操作对板式换热器的使用寿命有直接影响，因此在换热器运行时，应避免水锤等影响其性能的不正当操作，介质人口应加合适的过滤器。

对于备用设备，若长期不使用时，应将拧紧螺栓放松到规定尺寸，以确保垫片及换热器板片的使用寿命，使用时再按要求夹紧。  

设备连续运行时，在信号孔发现介质流出时应进行分析，如是螺栓松动或由于长期热交换而伸长，在对其进行夹紧时应非常小心，因为板式换热器之所以具有较高的传热系数，其最主要原因是其板片波纹能使流体在较小的流速下产生湍流。非专业人员在夹紧时，极有可能对其产生不可恢复的损坏。当设备处于使用状态时，建议不要夹紧。若发现密封垫片老化应予更换。  

板式换热器化学清洗相对可靠，机械清理要咨询厂家。在日常维护及开停车过程中，防止水锤和压力突变对设备的冲击。板式换热器的介质应清洁并保持设计流速，在换热器介质入口处加合适的滤网，并定时清洗滤网。

注意事项

1、保持管网的清洁。无论是在工作前还是工作完成后，都必须对管网进行清洁处理，这样做的目的是为了避免发生换热器堵塞的现象。还要注意及时对除污器以及过滤器的清洗，让整个工作顺利完成。

2、严格把关软化水。对于水质把关是相当重要的，在进行对软化水水质处理的前提下，首先要认真检查系统中的水和软化罐水质问题，确定合格后方可进行注入处理。

3、新系统检验。对于一些新系统来说，不能马上与换热器进行交替使用，首先需把新的系统在指定的时间段运行，让它有了一个运行模式后，此时方可以把换热器并入系统中使用，这样做的目的完全是为了避免管网中的杂质破坏换热器设备。

故障排除

1、外漏

产生原因

①夹紧尺寸不到位、各处尺寸不均匀（各处尺寸偏差不应大于3mm）或夹紧螺栓松动。

②部分密封垫脱离密封槽，密封垫主密封面有脏物，密封垫损坏或板式换热器密封垫片老化。

③板片发生变形，组装错位引起跑垫。

④在板片密封槽部位或二道密封区域有裂纹。实例：北京、青海和新疆等地的多个热力站均采用饱和蒸汽作为一次侧热源供暖，由于蒸汽温度较高，在设备运行初期系统不稳定的情况下，橡胶密封垫在高温下失效，引起蒸汽外漏。

处理方法

①在无压状态，按制造厂提供的夹紧尺寸重新夹紧设备，尺寸应均匀一致，压紧尺寸的偏差应不大于±0．2N(mm)(N。为板片总数），两压紧板间的平行度应保持在2mm以内。

②在外漏部位上做好标记，然后换热器解体逐一排查解决，重新装配或更换垫片和板片。

③将开换热器解体，对板片变形部位进行修理或者更换板片。在没有板片备件时可将变形部位板片暂时拆除后重新组装使用。

④重新组装拆开的板片时，应清洁板面，防止污物粘附着于垫片密封面。

2、串液

产生原因

①由于板材选择不当导致板片腐蚀产生裂纹或穿孔。

②操作条件不符合设计要求。

③板片冷冲压成型后的残余应力和装配中夹紧尺寸过小造成应力腐蚀。

④板片泄漏槽处有轻微渗漏，造成介质中有害物质（如C1）浓缩腐蚀板片，形成串液。

处理方法

①更换有裂纹或穿孔板片，在现场用透光法查找板片裂纹。

②调整运行参数，使其达到设计条件。

③换热器维修组装时夹紧尺寸应符合要求，并不是越小越好。

④板式换热器板片材料合理匹配。