換熱設(shè)備板式換熱器

板式換熱器是以板壁為換熱壁的換熱器，常見(jiàn)的有片式換熱器、螺旋板式換熱器、旋轉(zhuǎn)刮板式換熱器以及夾套式換熱器等。

換熱設(shè)備片式

片式換熱器是一種新型高效換熱器，早在20世紀(jì)20年代就在食品工業(yè)中應(yīng)用。由于它有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，所以在乳品工業(yè)、果汁工業(yè)以及其他液體食品生產(chǎn)中用做高溫短時(shí)(HTST)殺菌設(shè)備，也用于液體食品的冷卻和真空濃縮。這種換熱器從20世紀(jì)50年代起逐漸擴(kuò)展到石油化工等部門，近十余年來(lái)發(fā)展很快。

片式換熱器具有許多優(yōu)點(diǎn)，遠(yuǎn)非其他換熱器所能比擬，主要優(yōu)點(diǎn)有：

① 傳熱效率高： 由于板間空隙小，冷熱流體均能獲得較高的流速，且由于板上的凹凸溝紋，流體通過(guò)就形成急劇湍流，故其傳熱系數(shù)較高。板間流動(dòng)的臨界雷諾數(shù)為180～ 200。一般使用的線速度為0.5m/s，Re數(shù)為5000左右，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為5800W/m·K，故適于快速冷卻和加熱。

② 結(jié)構(gòu)緊湊： 在較小的工作空間內(nèi)可容納較大的傳熱面積，這是片式熱交換器的顯著特點(diǎn)之一。片式熱交換器單位體積內(nèi)可提供的傳熱面積為250～1500m/m，這是任何其他換熱器所不及的，例如，列管式換熱器只有40～150m/m。

③ 操作靈活： 當(dāng)生產(chǎn)上要求改變工藝條件或生產(chǎn)能力時(shí)，可任意增加或減少板片數(shù)目，以滿足生產(chǎn)工藝的要求。另外在同一臺(tái)設(shè)備上還可任意分段成為預(yù)熱、加熱、冷卻和熱量回收等的組合。

④ 適于熱敏產(chǎn)品： 熱敏食品以快速薄層通過(guò)時(shí)，不至于有過(guò)熱現(xiàn)象。

⑤ 衛(wèi)生條件可靠： 由于密封結(jié)構(gòu)保證兩流體不相混合，同時(shí)拆卸裝配簡(jiǎn)單易行，且又便于清洗，故可保證良好的食品衛(wèi)生條件。

由于上述優(yōu)點(diǎn)，片式換熱器在食品工業(yè)上應(yīng)用極為廣泛，特別是用于乳品和蛋品的高溫短時(shí)殺菌和超高溫殺菌，用于果汁和飲料的加熱、殺菌和冷卻，用于麥芽汁和啤酒的冷卻和殺菌。

片式換熱器最主要的缺點(diǎn)有：

① 密封周邊長(zhǎng)，需要較多的密封墊圈，且墊圈需要經(jīng)常檢修清洗，所以易于損壞。

② 不耐高壓，且流體流過(guò)換熱器后壓力損失較大。

片式換熱器由許多薄的金屬型板平行排列而成。型板(傳熱板)由水壓機(jī)沖壓成型。它懸掛于導(dǎo)桿上，其前端有固定板，旋緊后支架上的壓緊螺桿可使壓緊板與各傳熱板疊合在一起。板與板之間在板的四周上有橡膠墊圈，以保證密封并使兩板間有一定間隙。調(diào)節(jié)墊圈的厚度可調(diào)節(jié)板間流道的大小。每塊板的四個(gè)角上，各開(kāi)一孔，借圓環(huán)墊圈的密封作用，使四個(gè)孔中只有兩個(gè)孔可與板面一側(cè)的流道相通，另兩個(gè)孔與另一側(cè)的流道相通。這樣，冷流體和熱流體就在薄板的兩側(cè)交替流動(dòng)，進(jìn)行換熱。

金屬傳熱板是片式換熱器的主要組件，決定了換熱器的性能和造價(jià)。目前工業(yè)中應(yīng)用了多種類型的傳熱板，其結(jié)構(gòu)形式和性能均有較大差別，主要有如下幾種：

(1) 平行波紋板： 金屬板波紋是水平的平行波紋。流體垂直流過(guò)波紋時(shí)，形成了水平的薄膜波紋。由于流體流動(dòng)，其方向和流速多次變動(dòng)，形成強(qiáng)烈湍流，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)增大。其傳熱系數(shù)可比管式換熱器大四倍。此外，由于板面凹凸不平，傳熱面也增大了。平行波紋板還可以有多種形狀。波紋板的間距一般為3～6mm，流體流過(guò)的速度為0.3～ 0.8m/s。為了防止因薄板兩側(cè)壓差造成薄板變形，壓板表面上經(jīng)一定間隔加裝凸起，以增加支點(diǎn)，保證板的剛度和板間距。

(2)交叉波紋板： 波紋不是水平的，而與水平方向成一角度，相鄰兩板的波紋方向正好相反。因此，兩塊板疊在一起時(shí)，波紋就成點(diǎn)狀接觸。這樣可以增加板的強(qiáng)度，保持板間距離。當(dāng)流體通過(guò)這樣的通道時(shí)，流速時(shí)大時(shí)小。流過(guò)點(diǎn)狀接觸部分時(shí)，忽散忽聚，引起劇烈的擾動(dòng)，從而提高了換熱系數(shù)。與平行波紋板相比，當(dāng)流速只有平行波紋板的一半時(shí)，即0.25～0.3m/s左右時(shí)，傳熱系數(shù)即可相同。其缺點(diǎn)是制造技術(shù)要求高，兩板疊合，公差不能太大，否則將影響傳熱。

(3) 半球形板： 在傳熱板上壓出半球形凸起。相鄰兩塊傳熱板的半球形凸起相互錯(cuò)開(kāi)，起支點(diǎn)的作用，承受兩側(cè)的壓力差，保證板的剛度和板間距。板間距一般為6～8mm。這種板形適用于黏性較大的流體。在半球形板上，由于許多球形凸起的存在，促使流體形成劇烈的湍流，流向不斷發(fā)生急劇變化，成為網(wǎng)狀的流型。故這種板屬于所謂的網(wǎng)流板。

換熱設(shè)備螺旋板式

螺旋板式換熱器是用兩張平行的薄鋼板卷制成具有兩條螺旋通道的螺旋體后，再加上端蓋和連接管而制成的。螺旋通道之間用許多定距支撐，以保證通道間距，增加鋼板強(qiáng)度。冷熱流體在兩個(gè)互不相混的通道內(nèi)相互以逆流方式流動(dòng)并通過(guò)鋼板傳熱。

螺旋板式設(shè)備的主要優(yōu)點(diǎn)為：

① 結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕，金屬消耗量?。浩鋯挝粋鳠崦嫠加械捏w積比列管式小好幾倍。例如一臺(tái)傳熱面積達(dá)100m的螺旋板式換熱器，其直徑僅1.3m，高1.4m。

② 效率高： 由于流體在通道內(nèi)流動(dòng)時(shí)，在離心力的作用下，因此在低雷諾數(shù)下即可得到湍流，并且在設(shè)計(jì)中，允許液體流速較高(液體≤2m/s)，又保證逆流操作，故傳熱效率很高。

③ 有“自潔作用”： 通道不易堵塞，適于處理含固體顆?；蚶w維的料液以及其他高黏度液體。其“自潔作用”表現(xiàn)為;若通道局部為污物所堵，因截面積減小，局部流速增大，因而對(duì)沉積物起著沖刷作用。這點(diǎn)與列管式換熱器的管內(nèi)流動(dòng)截然相反。

螺旋板式換熱器的缺點(diǎn)為：

① 不易檢修，鋼板如有漏泄，要拆開(kāi)修理較為困難;

② 所能承受的壓力不高;

③ 流動(dòng)阻力和動(dòng)力消耗較大。

換熱設(shè)備旋轉(zhuǎn)刮板式

這類換熱器的原理是被加熱或冷卻的料液從傳熱面一側(cè)流過(guò)，由刮板在靠近傳熱面處連續(xù)不斷地運(yùn)動(dòng)使料液成薄膜狀流動(dòng)，故亦可稱之為刮板薄膜換熱器或刮面式換熱器。

刮板的作用不僅在于提高換熱器的傳熱系數(shù)，而且還可以增強(qiáng)乳化、混合和增塑等作用。

這種換熱器是由內(nèi)表面磨光的中空?qǐng)A筒和帶有刮板的內(nèi)轉(zhuǎn)筒以及外圓筒所構(gòu)成。內(nèi)轉(zhuǎn)筒與中間圓筒內(nèi)表面之間狹窄的環(huán)形空間即為被處理料液的通道，料液由一端進(jìn)入，從另一端排出。內(nèi)轉(zhuǎn)筒轉(zhuǎn)速約為500r/min，由金屬或適宜的塑料制成的刮刀以松式連接固定在內(nèi)轉(zhuǎn)筒上。轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，刮刀在離心力作用下貼緊傳熱面，從而使傳熱面不斷地刮清露出。刀刃必須經(jīng)常打磨，以保持平直鋒利。

中間圓筒的外部是夾套，夾套內(nèi)流入加熱介質(zhì)或冷卻劑。用液體冷卻劑時(shí)，傳熱面兩側(cè)流體的流向應(yīng)以逆向?yàn)楹谩?

旋轉(zhuǎn)刮板式換熱器可以單獨(dú)使用，也可以若干個(gè)串聯(lián)使用，并配以料泵向換熱器送料。這種換熱器操作時(shí)的可變參數(shù)是料液流量、刮板轉(zhuǎn)速。在加熱(或冷卻)劑溫度一定的條件下，調(diào)節(jié)料液流量可得到所要求的溫度。這種換熱器的優(yōu)點(diǎn)是傳熱系數(shù)高，拆裝清洗方便，又是完全密閉的設(shè)備。缺點(diǎn)是功率消耗大。

旋轉(zhuǎn)刮板式換熱器在食品工業(yè)中特別適合于人造奶油、冰淇淋等的制造，因?yàn)檫@些制品要求快速冷卻的同時(shí)，又要求強(qiáng)烈的攪拌。

換熱設(shè)備夾套式換熱器

在食品工廠中使用的夾層鍋、冷熱缸和加熱桶等都屬于夾套式換熱器。這種換熱器有多種型式和用途。有常壓式、低壓或加壓式，有的配有攪拌槳以加速換熱。攪拌槳的類型有葉輪式、螺旋槳式、錨式和槳式等。容器有直立圓筒形或圓球形。通過(guò)夾套進(jìn)行加熱或冷卻。

攪拌的目的是為了增加對(duì)流換熱。攪拌槳類型的選擇取決于產(chǎn)品的黏度。螺旋槳式攪拌槳用于黏度高達(dá)2Pa·s的產(chǎn)品，攪拌槳的直徑大約為桶徑的三分之一。葉輪式攪拌槳一般使用的直徑也是桶徑的三分之一，但使用黏度高達(dá)50Pa·s。槳式攪拌槳使用直徑較大，可以達(dá)到桶徑的二分之一到三分之二，能使用于黏度達(dá)1000Pa·s的產(chǎn)品。對(duì)于更高黏度的產(chǎn)品，要使用錨式攪拌槳。

管式換熱設(shè)備是以管壁為換熱間壁的換熱設(shè)備。這類換熱設(shè)備常用的有盤管式，套管式，列管式和翅片管式等。

換熱設(shè)備盤管式

盤管式換熱器有沉浸式和噴淋式兩種。沉浸式換熱器是將盤管浸沒(méi)在裝有流體的容器中，盤管內(nèi)通以另一種流體進(jìn)行熱交換。盤管可以做成各種形狀，有將若干段直管上下并列排列(稱排管)。有將長(zhǎng)管彎曲成螺旋形 (稱盤香管)，此外還有其他的形式。

這種換熱器管外空間較大，因而管外流體流速較小，傳熱系數(shù)不高，傳熱效率低，是較古老的一種設(shè)備。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造、維修方便，造價(jià)低，能承受較高壓力。由于管外有大量液體，故對(duì)操作條件的改變并不敏感。

噴淋式是將一種流體分散成液滴從上面噴淋下來(lái)，經(jīng)盤管外表面進(jìn)行換熱，通常用作冷卻器。這種換熱器常見(jiàn)的有兩種用法。一種用法是用于高壓液氨的冷卻，這時(shí)冷卻劑在管外噴淋。另一種是常壓下牛乳的冷卻，冷卻劑在管內(nèi)流動(dòng)，而牛乳則在盤管外表面上噴淋。

噴淋的方法可將上方噴淋管上鉆許多小孔，或采用邊緣成鋸齒形的小槽。這樣噴淋液體便自小孔或齒緣均勻分布到盤管上，并依次向下流動(dòng)。

噴淋式與沉浸式相比，管外流體傳熱系數(shù)有所提高，因此所需傳熱面積、材料消耗和制造成本都較低。此外，清洗消毒也較方便。同時(shí)，冷卻水消耗量只有沉浸式的一半。不過(guò)，這種設(shè)備占地面積大，操作時(shí)管外有水氣發(fā)生，對(duì)環(huán)境不利，故常安裝在室外。而且，管子氧化快，使用壽命短，噴淋的液體量有變化時(shí)，溫度反映極為敏感。

換熱設(shè)備套管式

套管式換熱器是用兩根口徑不同的管子相套而成的同心套管，再將多段套管連接起來(lái)，每一段套管稱為一程。各程的內(nèi)管用U形管相連接，而外管則用支管連接。這種換熱器的程數(shù)較多，一般都是上下排列，固定于支架上。若所需傳熱面積較大，則可將套管換熱器組成平行的幾排，各排都與總管相連。

操作時(shí)，一種流體在內(nèi)管中流動(dòng)，另一種流體則在套管間的環(huán)隙中流動(dòng)。用蒸汽加熱時(shí)，液體從下方進(jìn)入套管的內(nèi)管，順序流過(guò)各段套管由上方流出。蒸汽則從上方進(jìn)入，冷凝水由最下面的套管排出。

最新的套管式換熱器有三層同心套管。在這種換熱器中，里、外兩層通入加熱介質(zhì)，一般使用過(guò)熱水，中間一層通入產(chǎn)品。這樣做的好處是產(chǎn)品兩面都受到加熱，大大擴(kuò)大了傳熱面積。目前這種三層同心套管式換熱器廣泛使用于番茄醬無(wú)菌包裝前的物料殺菌和冷卻。

套管式換熱器每程的有效長(zhǎng)度不能太長(zhǎng)，否則管子易向下彎曲，并引起環(huán)隙層中的流體分布不均勻。通常采用的長(zhǎng)度為4～6m。在安裝時(shí)，每程管子向上應(yīng)有一定傾斜度，產(chǎn)品從下方進(jìn)入，由下而上流過(guò)各程管子，從上方流出以避免由產(chǎn)品帶入的氣泡在管內(nèi)積聚而影響傳熱效果。

在套管式換熱器中，通過(guò)選擇合適的管徑，可將內(nèi)、外管間的環(huán)隙橫截面做得很小，這樣便于在載熱體用量不大的情況下，也可以獲得較高的流速，以保證內(nèi)管兩側(cè)都能獲得較高的傳熱系數(shù)，提高傳熱效率。

套管式換熱器的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能耐高壓，可保證逆流操作，排數(shù)和程數(shù)可任意添減調(diào)節(jié)，伸縮性很大。它可用于加熱、冷卻或冷凝。特別適用于載熱體用量小或物料有腐蝕性時(shí)的換熱。缺點(diǎn)是管子接頭多，易泄漏，每單位管長(zhǎng)的傳熱面積有限，因此往往設(shè)備體積較大，同時(shí)每平方米傳熱面積的金屬消耗量也是各種換熱器中最大的，可達(dá)150kg/m，而列管式換熱器的金屬消耗量只有30kg/m，因此，設(shè)備成本較高。套管式換熱器適合于傳熱面積不需要太大的情況。

換熱設(shè)備列管式

列管式換熱器又稱為管殼式換熱器。這種換熱器在工業(yè)上應(yīng)用最為廣泛，型式也比較多。

列管式換熱器由管束、管板、外殼、封頭，折流板等組成。管束兩端固定在管板上，管子可以脹接(將管子內(nèi)孔用機(jī)械方法擴(kuò)張，使管壁由內(nèi)向外擠壓而固定在管板上)或焊接在管板上。管束置于管殼之內(nèi)，兩端加封頭并用法蘭固定。這樣，一種流體從管內(nèi)流過(guò)，另一種流體從管外流過(guò)。兩封頭和管板之間的空間即作為分配或匯集管內(nèi)流體之用。兩種流體互不混合，只通過(guò)管壁相互換熱。

如果列管換熱器兩端封頭分別設(shè)流體的進(jìn)口和出口，同時(shí)封頭內(nèi)不另設(shè)隔板，則流體自一端進(jìn)入后，一次通過(guò)全部管子從另一端流出。這種列管換熱器稱為單程式。為了使管內(nèi)有一定流速，可將管束分為若干組，并在封頭內(nèi)加裝隔板，即成為多程式。例如國(guó)產(chǎn)列管式換熱器的系列有兩程、四程、六程等。對(duì)于程數(shù)為偶數(shù)時(shí)，流體進(jìn)出口在同一端。

對(duì)于管外殼間的流體，也有同樣的情況。為了使流體在管外分布均勻，或者為了當(dāng)流量小時(shí)提高流速，以保持較高的傳熱系數(shù)，就在管外裝設(shè)折流板(或擋板)。折流板形式常用的有兩種，一為弓形，另一為圓盤環(huán)形。折流板對(duì)較長(zhǎng)的列管換熱器來(lái)說(shuō)也同時(shí)起著中間支架的作用，以防止管子彎曲與震動(dòng)。這對(duì)臥式換熱器來(lái)說(shuō)尤為重要。

列管式換熱器是一種簡(jiǎn)單的剛性結(jié)構(gòu)。管子緊密地固定在管架上，兩塊管架又分別焊在外殼的兩端，然后再用螺栓與封頭的法蘭相連。這種結(jié)構(gòu)稱為固定管架式。

由于換熱器內(nèi)管內(nèi)、外溫度不同，管壁溫度和殼壁溫度也就不同，致使管束與殼體的熱膨脹程度不同。這種熱膨脹作用所產(chǎn)生的應(yīng)力往往使管子發(fā)生彎曲，或管子從管架上脫落，甚至?xí)箵Q熱器毀壞。所以當(dāng)殼壁和管壁溫差大于50℃時(shí)，應(yīng)考慮補(bǔ)償措施以消除這種應(yīng)力。

常用的補(bǔ)償措施有浮頭補(bǔ)償、補(bǔ)償圈補(bǔ)償和U形管補(bǔ)償。

浮頭補(bǔ)償是換熱器兩端的管架之一不固定在外殼上，此端稱為浮頭。當(dāng)管子受熱或受冷時(shí)，浮頭一端可以自由伸縮，不受外殼膨脹的影響。

補(bǔ)償圈補(bǔ)償是在外殼上焊上一個(gè)補(bǔ)償圈。當(dāng)外殼和管子熱脹冷縮時(shí)，補(bǔ)償圈發(fā)生彈性變形，達(dá)到補(bǔ)償目的。

U形管補(bǔ)償是將管子彎成U形，管子兩端均固定在同一管架上。因此，每根管子都可自由伸縮，而與其他管子及外殼無(wú)關(guān)。其缺點(diǎn)是彎管內(nèi)面清洗困難。

列管式換熱器是目前食品廠使用最多的換熱器。其優(yōu)點(diǎn)是易于制造，生產(chǎn)成本低，適用性強(qiáng)，可以選用的材料較廣，維修、清洗都較為方便，特別是對(duì)高壓流體更為適用。在食品工業(yè)中常用作制品的預(yù)熱器、加熱器和冷卻器，在冷凍系統(tǒng)中可以用作冷凝器和蒸發(fā)器。在用蒸汽加熱時(shí)，蒸汽在管外流動(dòng)。在考慮食品的衛(wèi)生要求時(shí)，可采用不銹鋼作為管子、封頭的材料。其缺點(diǎn)是結(jié)合面較多，易造成泄漏現(xiàn)象。

換熱設(shè)備翅片管式

在生產(chǎn)中常常會(huì)遇到這種情況，換熱器間壁兩側(cè)流體的傳熱系數(shù)相差頗為懸殊，這時(shí)可考慮采用翅片管式換熱器。例如食品工業(yè)中常見(jiàn)的干燥和采暖裝置中用蒸汽加熱空氣時(shí)，管內(nèi)的傳熱系數(shù)要比管外的大幾百倍，管外傳熱成了傳熱過(guò)程的主要阻力。這時(shí)采用翅片管式是很有利的。一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)兩種流體的傳熱系數(shù)相差 3倍以上時(shí)，就應(yīng)考慮采用翅片管式換熱器。

翅片管的形式很多，常見(jiàn)的有縱向翅片、橫向翅片和螺旋翅片三種。

翅片管式換熱器的安裝，務(wù)必使空氣能從兩翅片之間的深處穿過(guò)，否則翅片間的氣體會(huì)形成死區(qū)，使傳熱效果低下。

翅片管式換熱器既可以用來(lái)加熱空氣或氣體，也可利用空氣來(lái)冷卻其他流體。后者稱為空氣冷卻器。采用空氣冷卻比用水冷卻經(jīng)濟(jì)，而且可避免廢水處理和水源不足等問(wèn)題，所以翅片管式空氣冷卻器的應(yīng)用十分廣泛。

通常，在某些化工廠的設(shè)備投資中，換熱器占總投資的30%；在現(xiàn)代煉油廠中，換熱器約占全部工藝設(shè)備投資的40%以上；在海水淡化工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中，幾乎全部設(shè)備都是由換熱器組成的。換熱器的先進(jìn)性、合理性和運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量、數(shù)量和成本。

根據(jù)不同的使用目的，換熱器可以分為四類：加熱器、冷卻器、蒸發(fā)器、冷凝器。按照傳熱原理和實(shí)現(xiàn)熱交換的形式不同可以分為間壁式換熱器、混合式換熱器、蓄熱式換熱器（冷熱流體直接接觸）、有液態(tài)載熱體的間接式換熱器四種。衡量一臺(tái)換熱器好壞的標(biāo)準(zhǔn)是傳熱效率高，流體阻力小，強(qiáng)度足夠，結(jié)構(gòu)合理，安全可靠，節(jié)省材料，成本低，制造、安裝、檢修方便。

直接式換熱器也稱為混合式換熱器，其特點(diǎn)是冷、熱流體直接混合進(jìn)行換熱，因此，在熱交換的同時(shí)，還發(fā)生物質(zhì)交換。直接式與間接式相比，由于省去了傳熱間壁，因此結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳熱效率高，操作成本低。但采用這種設(shè)備只限于允許兩種流體混合的場(chǎng)合。

換熱設(shè)備蒸汽直接式

蒸汽和液體食品混合加熱是常見(jiàn)的一種加熱方式。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，在蒸汽和液體食品之間需要大的接觸面，以利于蒸汽的快速冷凝，加速換熱速度。研究表明，減小接觸面，換熱速率明顯降低。在設(shè)備性能不正常時(shí)，如液滴太大或蒸汽泡太大，會(huì)導(dǎo)致?lián)Q熱速度低下。這種情況在高黏度產(chǎn)品時(shí)容易發(fā)生。

盡管在加熱蒸汽和液體食品之間有很大的溫度差，但這類設(shè)備的加熱仍然是溫和的。原因之一是加熱時(shí)間很短，只有幾分之一秒;另外一個(gè)原因，也許是更為重要的，是在蒸汽和食品之間立即形成一層很薄的冷凝液膜。這層液膜起到保護(hù)食品免受高溫的影響。因此，蒸汽直接加熱方式允許有很高的溫度梯度，這是任何間壁式換熱器無(wú)法做到的。

這種換熱器對(duì)蒸汽質(zhì)量有一定要求，這是由于設(shè)備性能的需要和保證產(chǎn)品質(zhì)量，蒸汽必須不含不凝結(jié)氣體，因?yàn)椴荒Y(jié)氣體會(huì)影響蒸汽冷凝，干擾換熱過(guò)程。關(guān)于汽源，蒸汽或鍋爐用水不應(yīng)含有影響產(chǎn)品風(fēng)味的物質(zhì)。換句話說(shuō)，鍋爐用水應(yīng)該具備飲用水的質(zhì)量，非正常的水處理劑是不許使用的。有些國(guó)家已將此列入了法規(guī)。

在有些使用場(chǎng)合下，例如?；蚺Ｈ橹破返倪B續(xù)殺菌，需要除去蒸汽和產(chǎn)品混合時(shí)所增加的水分，以保持原有的組分不變。除去水分的方法通常是在真空下使水分蒸發(fā)。這是一舉兩得的做法，因?yàn)樵谡婵臻W蒸水分時(shí)，既除了水分，又可以使產(chǎn)品迅速冷卻。通過(guò)溫度控制(在蒸汽混合前、混合后以及蒸發(fā)后)，可以做到處理前后產(chǎn)品的水分含量不變。

這種蒸汽直接加熱設(shè)備有兩種類型。噴射式在連續(xù)流動(dòng)的液體中噴射蒸汽; 注入式在連續(xù)流動(dòng)的蒸汽中注入液體。在蒸汽噴射式(蒸汽進(jìn)入液體)中，蒸汽或者通過(guò)許多小孔，或者通過(guò)環(huán)狀的蒸汽簾噴射入流體管道中。在蒸汽注入式(液體進(jìn)入蒸汽)中，液體或者以膜的形式，或者以液滴的形式分布在充滿高壓蒸汽的容器中，落于容器底部，加熱后的液體從底部排出。

換熱設(shè)備蒸汽噴射式

蒸汽噴射式冷凝器也是混合式換熱器，不同的是利用冷卻水與蒸汽混合，使蒸汽冷凝，以除去水分。這在濃縮操作中是必須的。在濃縮操作中要快速除去蒸發(fā)出來(lái)的蒸汽，此外，還要在蒸發(fā)室內(nèi)造成真空。

按其原理和結(jié)構(gòu)不同，冷凝器有以下幾種：

① 噴射式冷凝器： 用斷面逐漸收縮的錐形噴嘴進(jìn)行水或其他液體冷卻劑噴射時(shí)，水在噴嘴內(nèi)的流速就逐漸增快。速度越高意味著動(dòng)能越大，而壓力則越小。如果以噴嘴座板將噴嘴上、下游隔開(kāi)，上游空間(即水室)通入高壓水，則由于水的噴射就造成下游的低壓，因而產(chǎn)生抽汽的作用。

吸汽室將蒸汽吸入后，經(jīng)過(guò)導(dǎo)向擋板使之從水流射束的四周均勻地進(jìn)入混合室，而與許多聚集于喉部的射束表面相接觸。因射束的流速高，其動(dòng)能大，蒸汽即凝結(jié)在水柱表面而被帶走。經(jīng)過(guò)噴嘴所形成的射流速度一般為15～30m/s。帶走蒸汽的各射流在喉部準(zhǔn)確聚集后，通過(guò)擴(kuò)壓管將動(dòng)能轉(zhuǎn)換為勢(shì)能以后，再?gòu)奈补芘懦觥?

由上述可知，噴射式冷凝器除了有混合冷凝作用外，還具有抽真空的作用。所以特別適用于真空系統(tǒng)中蒸汽的排除。例如食品工業(yè)中的真空濃縮、真空脫氣、真空干燥等。當(dāng)用這種水力噴射器作冷凝器時(shí)，就可以不再需要真空泵了。

一般水力噴射冷凝器的高壓水壓力為0.2～0.5MPa，可采用高壓頭的離心泵或多級(jí)離心泵供送。

② 填料式冷凝器：冷卻水從上部噴淋而下，與上升的蒸汽在填料層內(nèi)接觸。填料層是由許多空心圓柱形填料環(huán)或其他填料充填而成，組成兩種流體的接觸面?；旌侠淠蟮睦淠畯牡撞颗懦?，不凝結(jié)氣體則由頂部排出。

③ 孔板式冷凝器： 孔板式冷凝器裝有若干塊鉆有很多小孔的淋水板。淋水板的形式有交替相對(duì)放置的弓形式和圓盤、圓環(huán)交替放置的形式。冷卻水自上方引入，順次經(jīng)板孔穿流而下的同時(shí)，還經(jīng)淋水板邊緣泛流而下。蒸汽則自下方進(jìn)入，以逆流方式與冷水接觸而被冷凝。少量不凝結(jié)氣體從上方排出。進(jìn)入的冷卻水經(jīng)與蒸汽進(jìn)行熱交換后被加熱，而后從下方尾管排出。

除水力噴射冷凝器外，填料式和孔板式冷凝器都需要真空泵，使冷凝器內(nèi)處于負(fù)壓狀態(tài)。在這種情況下，如無(wú)適當(dāng)措施，冷凝水無(wú)法排出。通常采用兩種方法，即低位式和高位式。

低位式冷凝器是直接使用抽水泵將冷凝水從冷凝器內(nèi)抽出，因而可以簡(jiǎn)單地安裝在地面上，故名低位式冷凝器。高位式冷凝器不用抽水泵，而是將冷凝器置于10m以上的高度，利用其下部很長(zhǎng)的尾管(稱為氣壓管，俗稱大氣腿)中液體靜壓頭的作用來(lái)平衡上方冷凝器內(nèi)的真空度，同時(shí)抽出冷凝水。為了保證外部空氣不進(jìn)入真空設(shè)備，氣壓管應(yīng)淹沒(méi)在地面的溢流槽中。

④ 水簾(水幕)式空氣冷卻器： 這種混合換熱器比較典型的是用作空氣的冷卻凈化器。含塵的空氣進(jìn)入后，經(jīng)與冷卻水的水幕接觸而降溫，增濕，凈化。

換熱設(shè)備穩(wěn)定傳熱時(shí)的傳熱量為Q，傳熱基本方程式可以表示為：Q=KAΔt_m由方程式可知，換熱設(shè)備的換熱量分別與傳熱系數(shù)K、換熱面積A、傳熱溫差t_m成正比，三者均是影響傳熱量的重要物理量，因此，擴(kuò)大傳熱面積 A、增大傳熱溫差 t_m、提高傳熱系數(shù) K均可以使傳熱過(guò)程強(qiáng)化。

換熱設(shè)備擴(kuò)大傳熱面積

擴(kuò)大傳熱面積是實(shí)現(xiàn)換熱設(shè)備傳熱強(qiáng)化的一種有效途徑，擴(kuò)大傳熱面積不應(yīng)該靠加大設(shè)備的外部尺寸來(lái)實(shí)現(xiàn)，應(yīng)從設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)來(lái)考慮，使換熱設(shè)備高效而緊湊。

在管殼式換熱器中，一般采用以下措施：（1） 采用合適導(dǎo)流筒結(jié)構(gòu)，最大限度地消除傳熱死區(qū)，高效利用換熱面；（2）采用小直徑換熱管，并選擇合適的管間距或排列方式來(lái)合理地布置受熱面，在加大傳熱面積的同時(shí)，還可以改善流動(dòng)特性；（3）采用擴(kuò)展表面換熱面，盡可能增大換熱器的有效傳熱面積；（4）改良傳熱表面性能，將管子內(nèi)、外表面制成各種不同的表面形狀。

換熱設(shè)備增大傳熱溫差

增大傳熱溫差 t_m的方法一般有兩種：一是對(duì)無(wú)相變的流體，盡可能使冷、熱流體相互逆流，或采用換熱網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，合理地布置多股流體流動(dòng)與換熱；二是增加冷、熱流體進(jìn)出口溫度差來(lái)增大平均傳熱溫差 t_m。

無(wú)論哪種方法，由于工藝和設(shè)備條件的限制，都只能在有限的范圍內(nèi)采用，因此，我們不能把增大傳熱溫差t_m作為增強(qiáng)換熱器傳熱效果的主要手段。

工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家從上世紀(jì)40年代起，便相繼開(kāi)發(fā)了結(jié)構(gòu)型式各異的石墨換熱器。1947年，英國(guó)愛(ài)奇遜電極公司研制成功了塊孔式石墨換熱器，鮑威爾杜富林公司開(kāi)發(fā)了DELAN1UM石墨換熱器。1949年，日本碳素公司成功地制造出RESBON石墨換熱器，法國(guó)和前蘇聯(lián)在上世紀(jì)60-70年代先后生產(chǎn)出各具特色的石墨換熱器。如法國(guó)羅蘭碳素公司生產(chǎn)的塊孔式換熱器，其換熱面積達(dá)1500m²，列管式換熱器的換熱面積已大于1500m²，作為石墨換熱器的換熱石墨塊的直徑達(dá)1800mm。

我國(guó)自1980年以來(lái)，伴隨改革開(kāi)放后化學(xué)工業(yè)的發(fā)展，石墨換熱器的產(chǎn)量基本呈逐年直線上升趨勢(shì)。上世紀(jì)80年代末期全國(guó)石墨換熱器總產(chǎn)量超過(guò)4萬(wàn)m²。據(jù)了解國(guó)內(nèi)從事石墨換熱器研究與生產(chǎn)的企業(yè)一度達(dá)上百家，其中南通碳素廠、上海碳素廠、沈陽(yáng)化工機(jī)械廠、遼陽(yáng)碳素廠等曾經(jīng)達(dá)到一定的規(guī)模實(shí)力。國(guó)內(nèi)最早從事石墨換熱器研究與生產(chǎn)的單位是沈陽(yáng)化工研究院，1956年已開(kāi)始對(duì)酚醛樹(shù)脂浸漬石墨進(jìn)行研究，并制造了板式石墨換熱器。1959年掌握了酚醛石墨管的制造方法，為我國(guó)列管式換熱器的大量生產(chǎn)進(jìn)行了技術(shù)儲(chǔ)備。1964年沈陽(yáng)化工機(jī)械廠研制成功列管式石墨換熱器和矩形塊孔式石墨換熱器，開(kāi)創(chuàng)了我國(guó)石墨換熱器大量應(yīng)用的先河。1995年，冶金建筑研究院用聚四氟乙烯分散液浸漬石墨生產(chǎn)換熱器，用于冶金酸洗鋼板，縮小了我國(guó)與國(guó)外在這一領(lǐng)域的差距。

南通碳素廠從上世紀(jì)60年代末開(kāi)始起步，到上世紀(jì)80年代已能生產(chǎn)各種結(jié)構(gòu)型式、各種規(guī)格的石墨換熱器，產(chǎn)量躍居全國(guó)第一。但進(jìn)入上世紀(jì)90年代以后，我國(guó)石墨換熱器的需求逐步達(dá)到一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定水平。生產(chǎn)企業(yè)開(kāi)始從擴(kuò)大產(chǎn)能轉(zhuǎn)而加大技術(shù)改造項(xiàng)目的投入，或者與國(guó)際名牌公司建立合資企業(yè)，以適應(yīng)第一次產(chǎn)能過(guò)剩后定單數(shù)量長(zhǎng)期徘徊不前的局面。

國(guó)內(nèi)外石墨換熱器的生產(chǎn)工藝技術(shù)路線常用的有四條。

第一條為壓型不透性石墨工藝，即將人造石墨粉與合成樹(shù)脂混合，經(jīng)壓型、固化、機(jī)械加工和裝配而成。該工藝生產(chǎn)周期短，制造方便，成本低，制造的換熱器機(jī)械強(qiáng)度高，但傳熱性能相對(duì)較低。前蘇聯(lián)、日本和我國(guó)常采用這種技術(shù)，適用于制造列管式石墨換熱器。如前蘇聯(lián)ATM 一型石墨產(chǎn)品，其配方為粗顆粒人造石墨33%，細(xì)顆粒人造石墨43.6%，酚醛樹(shù)脂23.4%。 國(guó)內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)采用這種工藝生產(chǎn)了大量的石墨換熱器。為了使石墨換熱器能處理某些特殊介質(zhì)，各國(guó)廠家還采用了不同的粘結(jié)劑。如前蘇聯(lián)諾契爾斯克電極廠為了提高石墨換熱器的抗腐蝕性能，開(kāi)展了用酚醛呋喃復(fù)合樹(shù)脂的研究，并取得了一定的成效。國(guó)內(nèi)不少企業(yè)從上世紀(jì)70年代開(kāi)始生產(chǎn)聚氯乙烯壓型石墨管，用于制造列管式石墨換熱器。有的還在此基礎(chǔ)上填充玻璃纖維以提高石墨坯材的強(qiáng)度。

第二條為電極浸漬酚醛樹(shù)脂的工藝，即采用粗顆粒的焦炭與煤瀝青混合，經(jīng)擠壓成型、焙燒、石墨化、浸漬、機(jī)械加工，再裝配而成。這種工藝生產(chǎn)的石墨材料強(qiáng)度高，傳熱性好，能夠制成規(guī)格大、換熱面積大的塊孔式或列管式石墨換熱器，但生產(chǎn)周期長(zhǎng)，成本較高，基材的粒度粗。這種工藝曾在世界各國(guó)的應(yīng)用相當(dāng)普及，現(xiàn)在已基本淘汰。而目前我國(guó)絕大部分石墨換熱器是采用這種工藝生產(chǎn)。

第三條是綜合性工藝技術(shù)路線，即采用細(xì)顆粒的人造石墨粉與煤瀝青混合后，經(jīng)振動(dòng)成型、焙燒、浸漬樹(shù)脂、加工、裝配而成，生產(chǎn)成本較第一、二種工藝路線低得多，制成的石墨材料強(qiáng)度高，質(zhì)量穩(wěn)定，特別是石墨化電極緊俏時(shí)，意義更大。我國(guó)吉林市江城碳素廠就采用這種工藝生產(chǎn)塊孔式石墨換熱器。

第四條為采用化工專用石墨浸漬樹(shù)脂的工藝技術(shù)路線。即把細(xì)顆粒的石油焦(顆粒度為0.1—0.2mm)與煤瀝青混合，經(jīng)軋輥、磨粉、模壓、焙燒、石墨化、浸漬樹(shù)脂、機(jī)械加工再裝配而成。這種不透性石墨材料顆粒細(xì)微、致密度高、使用壓力達(dá)0.5—1.5MPa、換熱效率極好，能夠制成高質(zhì)量的石墨換熱器，工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家普遍采用這種工藝生產(chǎn)石墨換熱器。國(guó)內(nèi)化工建設(shè)項(xiàng)目引進(jìn)的石墨換熱器一般均為這類產(chǎn)品。國(guó)內(nèi)東新電碳廠自1981年以來(lái)，采用高性能細(xì)顆粒結(jié)構(gòu)的不透性石墨材料，生產(chǎn)了KSH系列圓塊孔式石墨換熱器，達(dá)到國(guó)外同類產(chǎn)品水平。 上述四條工藝路線中，我國(guó)主要采用前三種工藝組織生產(chǎn)石墨換熱器，其質(zhì)量與國(guó)外產(chǎn)品相比尚有一定差距。為此“八五”計(jì)劃以來(lái)國(guó)家將四條工藝路線納入重大技術(shù)裝備攻關(guān)項(xiàng)目，委托東新電碳廠等單位開(kāi)展相應(yīng)的研究，并取得了一定的成果。

當(dāng)然，與量大面廣的金屬換熱設(shè)備相比較，石墨換熱設(shè)備機(jī)械強(qiáng)度低和使用溫度不高的弱點(diǎn)比較明顯，為此，近年來(lái)國(guó)內(nèi)外科研和生產(chǎn)部門采用了許多措施以提高石墨換熱設(shè)備的整機(jī)性能。

首先是采用材料增強(qiáng)技術(shù)，石墨換熱器用浸漬石墨塊的采用在石墨材料表面涂敷耐磨陶瓷氧化物的方法，提高塊材的耐磨蝕性，適宜于在流速快、固體含量大的介質(zhì)中使用。德國(guó)西格里公司開(kāi)發(fā)了這種表面涂敷耐磨陶瓷氧化物涂層的OIABON石墨塊材。此外，當(dāng)列管式換熱器用于處理含有較多固體顆?；蛄魉佥^快而存在腐蝕危險(xiǎn)的場(chǎng)合時(shí)，也可以在管板的進(jìn)料側(cè)涂腐這種涂層，而涂腐這種涂層的成本并不高。石墨換熱器用增強(qiáng)石墨管的先將碳纖維束浸入樹(shù)脂或樹(shù)脂溶液，然后纏繞在石墨管的外表面，纏繞后，把管子加熱到120—180℃，使樹(shù)脂固化形成堅(jiān)固的傳力橋。這種增強(qiáng)石墨管即使在負(fù)載驟減和應(yīng)力波動(dòng)時(shí)，也能保持其增強(qiáng)效果。石墨管之間、管板與石墨管之間的粘結(jié)強(qiáng)度也得到了提高，石墨管的破壞壓力可增大30—40%。其次是開(kāi)發(fā)浸漬劑品種。浸漬石墨的不透性是靠浸漬來(lái)實(shí)現(xiàn)的。因此浸漬劑的質(zhì)量直接影響石墨換熱器的使用性能。常用的浸漬劑有熱固性、低粘度的酚醛樹(shù)脂、改性酚醛樹(shù)脂、糠酮樹(shù)脂、有機(jī)硅樹(shù)脂等，使用溫度約170℃。

同時(shí)，世界各國(guó)還開(kāi)發(fā)出一些獨(dú)特的浸漬劑，如日本開(kāi)發(fā)的二乙烯基苯樹(shù)脂N210系列產(chǎn)品，使用溫度一般為180—320℃，大大拓展了石墨換熱器的應(yīng)用范圍。而美國(guó)開(kāi)發(fā)了聚脂樹(shù)脂作為石墨材料的浸漬劑，用于制造食品工業(yè)用換熱設(shè)備。此外美、法、日、前蘇聯(lián)等國(guó)為使石墨換熱器能在高溫下使用，采用了“碳浸漬法”，即采用含碳量較高的碳?xì)浠衔镌诟邷叵職庀酂峤猓蛊湫纬傻臒峤馓汲练e在碳孔隙中，以達(dá)到石墨材料的不滲透性。這種材料制成的石墨換熱器的使用溫度高達(dá)400℃。我國(guó)除常用的酚醛樹(shù)脂和極少量的聚四氟乙烯浸漬的石墨換熱器外，在浸漬劑開(kāi)發(fā)方面與世界水平尚有一定的差距。

三是改進(jìn)石墨換熱器結(jié)構(gòu)，提高設(shè)備的使用性能和運(yùn)行穩(wěn)定性。羅蘭碳素公司的塊孔式換熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在世界上是最為成功的，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)在于強(qiáng)化液體的流動(dòng)性，在石墨塊的上、下兩端面上開(kāi)一條高度為2—3mm的湍流槽，組裝堆疊后將構(gòu)成湍流增進(jìn)器。盡管該公司的GMS/8型換熱器通常設(shè)計(jì)為單管程結(jié)構(gòu)形式，但由于在每層之間均設(shè)有湍流增進(jìn)器且長(zhǎng)徑比達(dá)到13.5，因而提高了傳熱效率。此外通過(guò)采用多殼程結(jié)構(gòu)，在每?jī)蓚€(gè)換熱塊中間放一折流板，與殼體側(cè)折流板錯(cuò)開(kāi)，強(qiáng)制流體經(jīng)橫向孔道流動(dòng)以提高換熱效率。

我國(guó)石墨換熱器經(jīng)過(guò)近三十年的發(fā)展，已經(jīng)做到了國(guó)際上應(yīng)用的品種絕大部分都能生產(chǎn)，使用材料也從電極石墨轉(zhuǎn)向化工專用石墨，并出現(xiàn)了一批能夠生產(chǎn)較高質(zhì)量、規(guī)格齊全的石墨換熱器廠家。

改革開(kāi)放以來(lái)我國(guó)石油和化學(xué)工業(yè)得到了前所未有的發(fā)展，石墨換熱器的主要用戶化肥工業(yè)，經(jīng)過(guò)50多年的發(fā)展已形成了包括科研、設(shè)計(jì)、設(shè)備制造、施工安裝、生產(chǎn)、銷售、農(nóng)化服務(wù)等一套完整的工業(yè)體系。氮肥和合成氨產(chǎn)量居世界第一，磷肥產(chǎn)量居世界第二，我國(guó)已經(jīng)成為世界上最大的化肥生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)?；首越o率已接近90%，其中氮肥自給率達(dá)到100%，磷肥自給率已達(dá)到94%。 2008年我國(guó)磷肥總產(chǎn)量超過(guò)1325萬(wàn)噸，已達(dá)到2020年磷肥需求預(yù)測(cè)水平。

化學(xué)工業(yè)的興旺大大帶動(dòng)了我國(guó)石墨換熱器的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用。近年來(lái)，用戶對(duì)規(guī)格各異、性能好、質(zhì)量高的石墨換熱器的迫切需求，促使國(guó)內(nèi)石墨換熱器廠家紛紛擴(kuò)大生產(chǎn)能力，加大科研投入，改進(jìn)生產(chǎn)工藝及技術(shù)裝備，有的采取與外商合作的方式提高石墨換熱器的生產(chǎn)水平，從而大大縮小了我國(guó)石墨換熱器技術(shù)與國(guó)外的差距。其進(jìn)步主要表現(xiàn)在：

一是開(kāi)發(fā)了增強(qiáng)不透性石墨材料，擴(kuò)大換熱器的應(yīng)用范圍。石墨換熱器用不透性石墨材料的增強(qiáng)技術(shù)在美、日、德、法等國(guó)已得到較為廣泛的應(yīng)用。如采用碳纖維增強(qiáng)塊孔式石墨換熱器的浸漬石墨塊或列管式石墨換熱器的石墨管和石墨管板，以及開(kāi)發(fā)表面涂敷耐磨陶瓷氧化物涂層的石墨材料等新技術(shù)等。天華化工機(jī)械與自動(dòng)化研究設(shè)計(jì)院成功地研制出碳纖維增強(qiáng)石墨管，其性能基本達(dá)到德國(guó)西格里公司的增強(qiáng)石墨管的性能，從而大大提高了石墨換熱器的抗熱震性、抗磨蝕性和抗裂性，拓展了石墨換熱器在高溫、高壓等環(huán)境中的應(yīng)用范圍。

二是開(kāi)發(fā)化工專用石墨材料。國(guó)外十分注重發(fā)展細(xì)顆粒、低孔隙率、高強(qiáng)度的石墨產(chǎn)品。英國(guó)摩根碳素公司制造的化工專用石墨坯材的顆粒度小于0.35mm，法國(guó)羅蘭碳素公司的大規(guī)格細(xì)顆粒耐高溫石墨的顆粒度為0.1-0.2mm和0.5-2.0mm，美國(guó)聯(lián)合碳化物公司擁有當(dāng)今世界上獨(dú)特的大塊 材 細(xì) 顆 粒 結(jié) 構(gòu) 不 透 性 石 墨 ， 其 最 大 顆 粒 為0.15mm?；Ｓ檬牧项w粒細(xì)、密度高、機(jī)械強(qiáng)度和換熱性能好，成為世界各國(guó)制造石墨換熱器的首選材料。國(guó)內(nèi)東新電碳廠、青島碳制品廠、上海碳素廠等經(jīng)過(guò)努力生產(chǎn)出了高強(qiáng)度、細(xì)顆粒的化工專用石墨，從而徹底改變了制造化工用石墨設(shè)備使用冶金電極石墨材料的狀況。

三是開(kāi)發(fā)出一批大規(guī)格、高參數(shù)石墨換熱器。國(guó)外石墨換熱器的規(guī)格大型化、性能高參數(shù)化趨勢(shì)已十分明顯，為此國(guó)內(nèi)江西貴溪化肥廠、銅陵磷銨廠等國(guó)家重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目專門從法國(guó)羅蘭碳素公司和維卡勃公司購(gòu)進(jìn)了大型石墨換熱器?！鞍宋濉庇?jì)劃以來(lái)，東新電碳廠在化工部的支持下配備了大型混合設(shè)備及振動(dòng)成型機(jī)，相繼生產(chǎn)出直徑為1000mm、1200mm、1300mm的塊材，并在焙燒、浸漬和石墨化處理工藝方面進(jìn)行了有益的探索，大大緩解了國(guó)內(nèi)大型石墨換熱器需求方面的矛盾。

天華化工機(jī)械及自動(dòng)化研究設(shè)計(jì)院開(kāi)發(fā)研制的大型氟塑料-石墨板式換熱器是上世紀(jì)90年代以來(lái)非常值得一提的技術(shù)成果。由于氟塑料-石墨板式換熱器板片是由非金屬?gòu)?fù)合材料壓制而成，因此在保證板片能夠進(jìn)行換熱的前提下，還要在保證板片具有足夠高的強(qiáng)度并能夠壓制成形方面做大量的工作。在板片設(shè)計(jì)方面，考慮到非金屬?gòu)?fù)合材料的特點(diǎn)(如與金屬材料相比脆性大抗壓強(qiáng)度低)，該院借鑒金屬板式換熱器板片設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)單板換熱面積為0.34-0.6m2板片時(shí)將長(zhǎng)寬比從金屬板片的2.1提高到2.8，即大型板片長(zhǎng)度更長(zhǎng)但寬度基本保持不變，其結(jié)果是介質(zhì)在換熱器中流過(guò)的路線更長(zhǎng)，由于在換熱器內(nèi)停留的時(shí)間更長(zhǎng)，換熱更為充分，提高了換熱器總傳熱系數(shù)。在板片研制方面，主要是提高材料的導(dǎo)熱系數(shù)，解決板片脫模問(wèn)題和板片收縮問(wèn)題，包括基本組成成分、物料配比的篩選，物料混合方式及其對(duì)板片力學(xué)性能影響的研究，對(duì)不同熱成型及壓制方法制得的板片進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試等，最終確定制作板材的最佳成型溫度、成型時(shí)間、冷卻方式和脫模方式。在密封結(jié)構(gòu)方面，不是采用國(guó)外單純的面密封結(jié)構(gòu)，而是采用線面結(jié)合的密封結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)密封面積小，同等密封壓緊力下可在密封面上產(chǎn)生更大的單位面積壓緊力，即在密封件上壓強(qiáng)更大。實(shí)踐證明該密封方式效果良好。

由天華院研制生產(chǎn)的大型氟塑料-石墨板式換熱器具有如下特點(diǎn)：由氟塑料、石墨等非金屬材料復(fù)合制成的人字形波紋板片作傳熱元件；采用線面結(jié)合的密封結(jié)構(gòu)；用固定端板及螺栓結(jié)構(gòu)作緊固件；用壓緊彈簧、活動(dòng)端板結(jié)構(gòu)作調(diào)節(jié)件以緩解板片之間因收縮與膨脹引起的應(yīng)力破壞等。

2003年10月在齊魯分公司萬(wàn)噸微球裝置中作為鋁溶膠換熱設(shè)備投用，至今設(shè)備已穩(wěn)定運(yùn)行多年，不僅換熱效果良好、耐腐蝕性強(qiáng)，而且結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小、易于安裝維修。設(shè)備技術(shù)指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)要求，滿足了生產(chǎn)需要。使鋁溶膠生產(chǎn)擺脫了每3個(gè)月就需更換列管式石墨換熱器的狀況，而且年增加產(chǎn)值900萬(wàn)元、利潤(rùn)400萬(wàn)元，節(jié)約資金70萬(wàn)元。2005年8月由中國(guó)石油化工股份公司科技開(kāi)發(fā)部組織的技術(shù)鑒定會(huì)鑒定該項(xiàng)技術(shù)成果已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

青島金利康化工設(shè)備有限公司開(kāi)發(fā)的組合列管式磷酸濃縮換熱器也是一個(gè)有特色的產(chǎn)品，這項(xiàng)技術(shù)的出現(xiàn)在一定程度上解決了傳統(tǒng)石墨換熱器結(jié)構(gòu)上因黏結(jié)劑與浸漬石墨塊材兩種不同材料線脹系數(shù)的明顯差異所引起的應(yīng)力破壞。列管式石墨換熱器換熱管與管板連接主要分為兩種類型，即傳統(tǒng)粘結(jié)型式和彈性密封型式。組合列管式石墨換熱器采用石墨作為結(jié)構(gòu)材料，而兩端管板均為固定管板，管板與換熱管結(jié)合使用高彈性耐腐蝕材料實(shí)現(xiàn)彈性密封連接。此種石墨換熱器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，抗震，傳熱性能好，操作阻力小，易維護(hù)和管理，消除了傳統(tǒng)石墨換熱器結(jié)構(gòu)上因黏結(jié)劑與浸漬石墨塊材兩種不同材料線脹系數(shù)的明顯差異所引起的應(yīng)力破壞，即使在溫差較大的工藝條件下，操作仍然穩(wěn)定可靠；設(shè)備全部采用承插式活連接，維修方便，換管簡(jiǎn)單，不僅換熱面積不減少且可避免因堵管出現(xiàn)整機(jī)報(bào)廢。普通粘結(jié)型石墨換熱器因黏結(jié)劑與浸漬石墨塊材兩種不同材料線脹系數(shù)的明顯差異，易引起應(yīng)力破壞；在溫差的作用下石墨管“差異伸長(zhǎng)”，溫度不均布因素導(dǎo)致應(yīng)力破壞，管板為黏性連接，維修不方便；操作過(guò)程中易結(jié)垢，造成傳熱性能降低，操作阻力增大，易出現(xiàn)堵管導(dǎo)致整機(jī)報(bào)廢。組合式石墨換熱器彌補(bǔ)了粘結(jié)型換熱器的不足，而價(jià)格僅是國(guó)外進(jìn)口產(chǎn)品價(jià)的1/10左右，具有廣泛的市場(chǎng)前景和推廣價(jià)值。

玻璃鋼又稱玻璃纖維增強(qiáng)塑料，特點(diǎn)是機(jī)械強(qiáng)度相對(duì)較高，纖維纏繞式玻璃鋼的拉伸強(qiáng)度超過(guò)普通鋼材的極限強(qiáng)度，且質(zhì)量輕，化學(xué)性能穩(wěn)定，玻璃鋼設(shè)備的價(jià)格高于碳鋼而低于不銹鋼和其它有色金屬。河北工業(yè)大學(xué)發(fā)明了一種石墨與玻璃鋼組合式換熱器，其中換熱管采用石墨換熱管，封頭、管板等采用玻璃鋼制造，這種換熱器不但具有很強(qiáng)的耐腐蝕、耐氧化性能，而且換熱效率高、承壓能力強(qiáng)。換熱器管子與管板的連接處，常常是最容易泄漏的部位。管子與管板連接接頭設(shè)計(jì)得合理與否及制造質(zhì)量的好壞，都會(huì)影響到換熱器的使用壽命與性能，有時(shí)甚至影響到整個(gè)裝置的運(yùn)行。玻璃鋼管板與石墨管之間的連接屬于異型非金屬連接，常規(guī)的脹接、焊接等方法很難應(yīng)用；而傳統(tǒng)的密封膠連接因管板、換熱管和密封膠這三種材料熱膨脹系數(shù)不同，一旦溫度過(guò)高，三種材料之間由于膨脹的差別會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的溫差應(yīng)力，致使粘結(jié)處開(kāi)裂，腐蝕介質(zhì)泄漏。因此針對(duì)石墨與玻璃鋼組合式換熱器研制的一種新型異種材料密封連接技術(shù)有著十分重要的意義。在玻璃鋼管板與石墨管之間的連接結(jié)構(gòu)中，鎖緊螺母和管板采用螺紋連接，兩個(gè)鎖緊螺母之間放填料。在兩個(gè)鎖緊螺母的擠壓下填料發(fā)生變形和換熱管嚴(yán)密緊貼，從而保證了換熱器殼程內(nèi)的介質(zhì)不往外泄漏。該結(jié)構(gòu)有很好的耐壓性能，并且實(shí)現(xiàn)了異型非金屬之間的活性連接且便于換熱管安裝拆卸與維修。

聚四氟乙烯(PTFE)是一種特殊的工程塑料，具有獨(dú)特的物理、化學(xué)及機(jī)械性能而被稱“塑料王”。上世紀(jì)60年代美國(guó)杜邦公司率先將PTFE熱交換器應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，以解決腐蝕性介質(zhì)傳熱過(guò)程而成為理想的設(shè)備。國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的PTFE熱交換器均有報(bào)道，主要用PTFE撓性薄軟管組成管束構(gòu)成管殼式換熱器。其優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)在 ：

(1)有較強(qiáng)的抗酸，抗氧化能力，適用于多種溶劑。

(2)允許管內(nèi)有較高的流速。

(3)運(yùn)行費(fèi)用為傳統(tǒng)的金屬(高合金不銹鋼、銅合金或鈦合金)管殼式換熱器的33—66%。

(4)具有平滑的表面、熱膨脹量大和較大撓性的特點(diǎn)，使其抗污塞性好。

(5)重量是金屬的?，有利于運(yùn)輸、制造，減少安裝費(fèi)用。

(6)在蒸汽凝結(jié)過(guò)程中，塑料的潤(rùn)濕角小，容易實(shí)現(xiàn)珠狀凝結(jié)。因此在蒸汽側(cè)的熱傳遞系數(shù)比金屬換熱器高。 但PTFE換熱器的使用也有一些缺陷，主要有 ：

(1)氟塑料熱導(dǎo)率是金屬的1/100—1/300。1X10一4m厚的塑料管與1X1一2m厚的不銹鋼管的熱阻相當(dāng)。

(2)氟塑料管束制造工藝操作尚未機(jī)械化，不僅費(fèi)工費(fèi)時(shí)而且勞動(dòng)效率低。

用石墨材料填充PTFE，提高其熱導(dǎo)率的同時(shí)，可以改變純PTFE的力學(xué)性能。石墨粒子可通過(guò)彌散強(qiáng)化而提高材料的強(qiáng)度，其增強(qiáng)原理在于分散的粒子阻止基體晶格的位錯(cuò)和滑移擴(kuò)散。一般認(rèn)為，粒子越細(xì)，表面積越大，與聚合物粘結(jié)力越大，增強(qiáng)效果越顯著。

但試驗(yàn)表明僅靠石墨顆粒填充PTFE還是難以有效提高復(fù)合材料的導(dǎo)熱性和力學(xué)性能，再加上碳纖維增強(qiáng)后就形成一種具有優(yōu)良的力學(xué)性能、耐腐蝕性和材料穩(wěn)定性以及良好的抗腐蝕性和耐老化性能的導(dǎo)熱復(fù)合材料。鄭州大學(xué)經(jīng)過(guò)多年的努力，研制出用石墨材料填充用碳纖維增強(qiáng)的導(dǎo)熱復(fù)合材料，并開(kāi)發(fā)出新一代的高效非金屬換熱設(shè)備緊湊型板殼式換熱器，這種換熱設(shè)備熱效率很高，同樣的處理量可顯著減少設(shè)備臺(tái)套數(shù)，1臺(tái)緊湊型板殼式換熱器可與5臺(tái)相同換熱面積的石墨列管式換熱器相當(dāng)。換熱器核心元件芯體的壓降不到進(jìn)口壓力的5%；其板翅式結(jié)構(gòu)不僅在1MPa的工作載荷下強(qiáng)度可靠且變形量很小，從而保證了傳熱系數(shù)的相對(duì)穩(wěn)定。有關(guān)部門通過(guò)對(duì)緊湊型板殼式換熱器的性能評(píng)價(jià)和經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)，說(shuō)明選用這類換熱器能夠滿足未來(lái)化學(xué)工業(yè)的發(fā)展。緊湊型板殼式換熱器不僅因采用導(dǎo)熱復(fù)合材料，克服了普通金屬熱交換器不耐腐蝕，高合金材料換熱器價(jià)格昂貴等缺點(diǎn)，在結(jié)構(gòu)形式上也不再沿用金屬板式換熱器的結(jié)構(gòu)。換熱器采用鋼制外殼和緊湊型芯體、芯體與封板膠結(jié)、封板與殼體法蘭聯(lián)結(jié)的結(jié)構(gòu)。要求達(dá)到 ：

(1)耐有機(jī)、無(wú)機(jī)化合物腐蝕介質(zhì)；

(2)耐溫-100℃— 250℃；

(3)耐壓最大達(dá)1MPa；

(4)使用壽命要達(dá)6年以上；

(5)制造成本與石墨換熱器相當(dāng)。

緊湊型板殼式換熱器的核心部件芯體由隔板、翅片和封條等組成，翅片由聚四氟乙烯復(fù)合材料和鋁制(或不銹鋼)翅片由隔板分開(kāi)相間布置。隔板與翅片、封條之間采用粘結(jié)結(jié)合。這樣，完全由聚四氟乙烯復(fù)合材料組成的防腐蝕通道，其間走腐蝕性、易結(jié)垢的介質(zhì)(比如硫酸溶液)，相間排列的通道內(nèi)走較潔凈的介質(zhì)(比如水蒸氣)。兩種介質(zhì)可以形成完全的逆流換熱。改變了常規(guī)氟塑料管殼式換熱器的管束結(jié)構(gòu)，也不同于常規(guī)的板殼式換熱器的板間點(diǎn)焊結(jié)構(gòu)，形成緊密排列的緊湊式換熱通道，再加之翅片的強(qiáng)化傳熱，保證了換熱的高效性，同時(shí)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度大，承載能力較高。芯體結(jié)構(gòu)自成一體，可以與GB151—99設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)、零部件尺寸相配合。對(duì)于相同規(guī)格的外殼直徑和法蘭的管殼式換熱器以及石墨列管式換熱器，可以本設(shè)計(jì)的芯體替換使用，尤其是使用在有殼側(cè)有相變、管程有腐蝕和結(jié)垢的換熱情況，但由于流道狹窄，要求介質(zhì)無(wú)顆粒懸浮物等。為了盡可能降低設(shè)備制造成本，所用板材厚度和寬度選標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格，并考慮材料的導(dǎo)熱性及可加工性，選用標(biāo)準(zhǔn)平直翅片(聚四氟乙烯復(fù)合材料翅片)和平直多孔翅片(金屬鋁或不銹鋼翅片)。

綜上所述，緊湊型板殼式換熱器的主要技術(shù)效果歸納為：

(1)緊湊型板殼式換熱器換熱效率高，處理量大；

(2)板翅式換熱器特別適用于一側(cè)有相變的介質(zhì)環(huán)境。在此時(shí)，換熱器的給熱系數(shù)較高，且壓降較小。換熱器芯體的壓降不足進(jìn)口壓力的50Pa，芯體長(zhǎng)度大幅減小，換熱效率高的優(yōu)點(diǎn)得到進(jìn)一步體現(xiàn)；

(3)比傳統(tǒng)的板式、板翅式換熱器承受壓力和溫度能力強(qiáng)，密封性好，安全可靠。同時(shí)比傳統(tǒng)的管殼式換熱器緊湊，重量輕，比常規(guī)的板殼式換熱器加工工藝簡(jiǎn)單，容易保證密封和強(qiáng)度要求；

(4)板翅式結(jié)構(gòu)不僅在1MPa的工作載荷下強(qiáng)度可靠，而且變形量很小，保證兩側(cè)換熱面積的穩(wěn)定，從而保證傳熱系數(shù)的相對(duì)穩(wěn)定。

例如化工廠某工段使用13臺(tái)(其中12臺(tái)工作，1臺(tái)輪流除垢)石墨列管式換熱器，每臺(tái)處理量4-5t/h，總處理量50噸左右；而緊湊型板殼式換熱器一臺(tái)的處理量就可達(dá)40-50t/h。設(shè)備體積等同于一臺(tái)石墨列管式，占地面積大幅度減小，投資費(fèi)用大幅度降低。同樣處理量，設(shè)備占地面積約為石墨列管式換熱器的1/5。

換熱器作為工藝過(guò)程必不可少的操作設(shè)備，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域都有重要的應(yīng)用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在現(xiàn)代石油化工企業(yè)中，換熱器投資約占40%左右。正確合理地設(shè)計(jì)和制造換熱器有極其重要的意義。隨著傳熱技術(shù)的發(fā)展，換熱器日益向體積小、重量輕的方向發(fā)展，同時(shí)在提高熱效率的前提下，要求運(yùn)行費(fèi)用最低。這些要求之間有的是相互矛盾和相互制約的，且有些方面是定量的，有些方面是定性的。因此，很難找到一個(gè)或幾個(gè)參數(shù)可以全部或大部分包括所有的因素來(lái)評(píng)價(jià)一臺(tái)換熱器。單從傳熱系數(shù)的大小、制造費(fèi)用的多少、清洗的難易程度等進(jìn)行比較是不全面的。應(yīng)從一年的總經(jīng)費(fèi)的高低進(jìn)行經(jīng)濟(jì)核算。對(duì)于腐蝕性、易結(jié)垢介質(zhì)中服役的換熱設(shè)備來(lái)說(shuō)，應(yīng)從設(shè)備的初投資以及日常維修費(fèi)用兩方面考慮，清洗除垢以及維修費(fèi)用也是值得重視的一項(xiàng)內(nèi)容。在滿足工藝要求的前提下應(yīng)選用一定時(shí)間內(nèi)傳熱量相同，固定費(fèi)用和可變費(fèi)用之和為最小的設(shè)備。由上述化工廠實(shí)例1臺(tái)導(dǎo)熱復(fù)合材料緊湊型板殼式換熱器的傳熱量相當(dāng)于在役石墨列管式換熱器12臺(tái)的處理量(1臺(tái)除垢?jìng)溆?，前者購(gòu)入費(fèi)用估算方法為：由同尺寸的石墨列管式換熱器價(jià)格 碳纖維增強(qiáng)PTFE市面加工價(jià)格×PTFE復(fù)合材料重量 4×鋁材料價(jià)格×鋁重量，考慮到不停產(chǎn)維修的需要，導(dǎo)熱復(fù)合材料換熱器按兩臺(tái)購(gòu)入，選用導(dǎo)熱復(fù)合材料緊湊型板殼式換熱器顯然是非常有利的。至少有強(qiáng)度足夠、結(jié)構(gòu)可靠、便于制造安裝維修和經(jīng)濟(jì)效益較為顯著幾方面的優(yōu)點(diǎn)，可以滿足化工生產(chǎn)過(guò)程中絕大部分耐對(duì)腐蝕的要求 。

工業(yè)運(yùn)轉(zhuǎn)不可缺失換熱設(shè)備，這類設(shè)備常態(tài)的運(yùn)行很易凝結(jié)污垢，若沒(méi)能及時(shí)予以消除將會(huì)累積更多。運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下的換熱設(shè)備被損耗，從長(zhǎng)期來(lái)看減低了本該有的設(shè)備性能,縮減可運(yùn)轉(zhuǎn)的年限。換熱設(shè)備緩慢形態(tài)下的結(jié)垢將會(huì)干擾后續(xù)的持久運(yùn)轉(zhuǎn)，也會(huì)損耗額外的修復(fù)資金。為此，有必要解析運(yùn)行設(shè)備的常態(tài)維護(hù)；結(jié)合設(shè)備現(xiàn)狀，采納最合適的檢修手段以此來(lái)維持換熱設(shè)備的順暢運(yùn)轉(zhuǎn)。

在石化行業(yè)內(nèi),換熱設(shè)備已被推廣采納，換熱裝置應(yīng)能確保平日的順利運(yùn)轉(zhuǎn),提升綜合范圍內(nèi)的行業(yè)產(chǎn)值。在節(jié)能指標(biāo)下,換熱設(shè)備應(yīng)能吻合預(yù)設(shè)的指標(biāo)及規(guī)格，設(shè)備擁有的現(xiàn)存性能密切關(guān)乎降耗及節(jié)能。運(yùn)行時(shí)的換熱裝置若缺失了維護(hù)將會(huì)緩慢被損耗，直至不能再運(yùn)轉(zhuǎn) 。為了減低能耗、延長(zhǎng)運(yùn)行年限，就應(yīng)從根本人手強(qiáng)化檢修及日常維護(hù)，確保順利狀態(tài)下的換熱運(yùn)行。

換熱設(shè)備運(yùn)行中結(jié)垢

在換熱器表層，日常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的設(shè)備經(jīng)由很多的流體因而匯聚了固態(tài)性的污垢物質(zhì)。固體及匯人進(jìn)來(lái)的流體是彼此接觸的，結(jié)垢帶來(lái)了后續(xù)較大的運(yùn)轉(zhuǎn)干擾。換熱設(shè)備凝集起來(lái)的表層污垢縮小了應(yīng)有的換熱實(shí)效，熱阻由此也會(huì)提高。同時(shí)，若表層累積著偏多污垢，那么通道經(jīng)由的流體也將變得更少并且增添了阻力。泵體功率被減低，耗費(fèi)了較多的修護(hù)資金 。

最近幾年，化工生產(chǎn)日漸拓展了原先的總規(guī)模,企業(yè)也增設(shè)了更多現(xiàn)有的換熱器。結(jié)垢后的換熱設(shè)備減低了傳熱總體的系數(shù)，若這種系數(shù)持續(xù)縮減那么再也沒(méi)能符合常態(tài)的產(chǎn)出需要。結(jié)垢現(xiàn)象增添了投人進(jìn)來(lái)的額外資金，也耗費(fèi)著后續(xù)修復(fù)的偏多經(jīng)費(fèi)。避免這種弊病，應(yīng)能隨時(shí)清洗換熱性的裝置以便于除掉附著的內(nèi)側(cè)污垢。

換熱設(shè)備結(jié)垢的根源

從沉積機(jī)理看,換熱設(shè)備沉淀的內(nèi)側(cè)結(jié)垢可分成如下:反應(yīng)帶來(lái)的污垢、結(jié)晶及腐蝕性的結(jié)垢、生物性的結(jié)垢、凝固性的污垢。例如:流體懸浮起來(lái)的微粒累積于設(shè)備表層,這類微粒多被歸人固態(tài)性的。受到沉淀重力的影響,微粒顯露為膠體形態(tài)而后積淀于表層裝置。此外,流體可溶解換熱帶來(lái)的無(wú)機(jī)鹽,累積的沉積物含有表層狀態(tài)下的換熱結(jié)晶。從常規(guī)來(lái)看,冷卻及過(guò)飽和的換熱裝置很易積淀這種污垢。冷卻水側(cè)凝聚的污垢含有硫酸鈣及二氧化硅,也含有較少碳酸鈣等。

從傳熱表層來(lái)看，化學(xué)反應(yīng)也可增添粘附于此的污垢。傳熱面并不參與潛在的化學(xué)反應(yīng)，然而催化作用也是隱含性的。加工石油時(shí)，裂解碳?xì)浠衔锞捅粴w人這類的鏈反應(yīng)。若沒(méi)能除掉原料內(nèi)含的細(xì)微雜質(zhì)，也將帶來(lái)表層緩慢的沉積。換熱器污垢有著腐蝕性，流體攜帶了這種污垢也可腐蝕原先的裝置表層 。在各個(gè)階段內(nèi)，污垢帶來(lái)的腐蝕關(guān)乎流經(jīng)的溫度、流體攜帶的多樣成分、酸堿值等要素。

除了海水冷卻，各類生物都附帶了本身較多的污垢。污垢積淀很易增添裝置底側(cè)的淤泥，促進(jìn)潛在性的繁衍微生物。如果溫度適宜，污垢累積增添了更厚的層次。換熱面若有著偏冷的溫度乃至低于冰點(diǎn)，則會(huì)凝固而變?yōu)楸酃?。由此可?jiàn)，溫度是否適宜密切關(guān)系到潛在的換熱故障。

換熱設(shè)備及時(shí)維修設(shè)備

設(shè)計(jì)換熱裝置時(shí)，換熱面積常被設(shè)定為較大的且留有冗余。后續(xù)在運(yùn)轉(zhuǎn)中，就要隨時(shí)查驗(yàn)并調(diào)控各時(shí)點(diǎn)的溫度及流速?？稍鲈O(shè)配備的旁路系統(tǒng)，維持初期設(shè)定好的溫度條件及流速狀態(tài)。及時(shí)修護(hù)設(shè)備，在更大范圍內(nèi)推遲了結(jié)垢且延長(zhǎng)可運(yùn)轉(zhuǎn)的總時(shí)間。運(yùn)送至進(jìn)口的物料總量也并非固定，是不斷變更的。在各個(gè)階段內(nèi)都應(yīng)測(cè)定聚集于換熱器的污垢總量，測(cè)定酸堿值及微粒體積。針對(duì)各類狀態(tài)下的結(jié)垢，都要配備不同添加劑。

換熱設(shè)備新式修護(hù)技術(shù)

在流體中沉淀了較多污垢，這些污垢強(qiáng)化了經(jīng)由流體時(shí)的沉淀。采納新式技術(shù)，過(guò)濾并且去除聚集于裝置內(nèi)的污垢。有些物質(zhì)很易結(jié)疤，對(duì)此可選化學(xué)處理及離子交換。紫外線可快速予以滅菌,超聲也可抑制聚集的污垢。此外，還可優(yōu)選機(jī)械清洗及化學(xué)性的清洗，即便設(shè)備處在日常運(yùn)轉(zhuǎn)中也可予以清洗。先要取出管束，把它浸沒(méi)至預(yù)備好的液態(tài)物質(zhì)內(nèi)。這樣一來(lái)，污垢將會(huì)慢慢變軟而后滑落,借助機(jī)械手段除掉污垢 。

換熱設(shè)備其他維護(hù)方式

增添固態(tài)磨粒至現(xiàn)有的流體中,這樣即可清洗表層附帶的更多污垢。然而，選取這種手段還要慎重規(guī)避緩慢累積的表層腐蝕。連續(xù)除垢可選海綿膠球，電站配備的冷卻水側(cè)及凝汽器都可借助這種除垢途徑。換熱器設(shè)有內(nèi)在的管路，相比來(lái)看膠球有著更大的自身直徑。膠球可輕輕擠壓管壁,運(yùn)動(dòng)形態(tài)下的膠球就擦掉了沉淀物?，F(xiàn)今的進(jìn)展中還創(chuàng)設(shè)了刷洗污垢的自動(dòng)裝置，刷洗換熱管可配備尼龍刷及外罩。

從現(xiàn)狀看，換熱設(shè)備平常的維修正日漸被注重，多數(shù)企業(yè)也接納了配套的檢修技術(shù)。在換熱器內(nèi)部，復(fù)雜反應(yīng)狀態(tài)下將會(huì)聚集偏多的污垢，緩慢腐蝕也增添了這種污垢。唯有定時(shí)查驗(yàn)，妥善去除聚集著的污垢才可恢復(fù)常態(tài)的運(yùn)轉(zhuǎn)。未來(lái)的實(shí)踐中，還應(yīng)顧及設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)所處的場(chǎng)地真實(shí)狀態(tài)，從細(xì)微人手慎重把控檢修換熱器及維護(hù)設(shè)備的細(xì)節(jié)，防控并杜絕潛在的運(yùn)行隱患。

在化工生產(chǎn)中，換熱設(shè)備良好的換熱性能與足夠的耐腐蝕性能在多數(shù)情況下是有矛盾的。普通金屬換熱器有易腐蝕、能耗較高和傳熱系數(shù)變化大等缺點(diǎn)；鈦、鉭、鋯等稀有金屬制成的換熱器價(jià)格過(guò)于昂貴，一般化工廠家難以承受；不銹鋼則難耐許多腐蝕性介質(zhì)，并產(chǎn)生晶間腐蝕。傳統(tǒng)的石墨換熱器有著導(dǎo)熱性高，耐化學(xué)腐蝕、穩(wěn)定性強(qiáng)和熱穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)，但不適用氧化性介質(zhì)、強(qiáng)堿、某些強(qiáng)溶劑介質(zhì)，且有體積大、易碎、更換管子困難等缺點(diǎn)。因此開(kāi)發(fā)先進(jìn)的，換熱效果好、耐腐蝕性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小和易于安裝維修的石墨換熱器一直是業(yè)內(nèi)研究單位和生產(chǎn)企業(yè)的奮斗目標(biāo)。先進(jìn)的石墨換熱裝備技術(shù)取決于兩個(gè)方面的進(jìn)展，其一是新材料的研發(fā)，其二是新結(jié)構(gòu)的應(yīng)用。 2100433B

換熱設(shè)備污垢的形成是一個(gè)有著能量、質(zhì)量和動(dòng)量傳遞的物理/化學(xué)過(guò)程，有時(shí)還伴有生物活動(dòng)。污垢的存在給換熱設(shè)備造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失，因此換熱設(shè)備污垢的形成機(jī)制、監(jiān)測(cè)和對(duì)策的研究成為節(jié)能技術(shù)的重要內(nèi)容，也是傳熱界一直關(guān)注、亟待解決的主要問(wèn)題之一。

本書(shū)基于作者近八年污垢問(wèn)題的研發(fā)體會(huì)，結(jié)和500余篇國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)的研讀心得，按照第一版的體系和風(fēng)格，補(bǔ)充了相當(dāng)數(shù)量新內(nèi)容，原有內(nèi)容也進(jìn)行了部分更新和改寫，篇幅擴(kuò)充了一倍多，以適應(yīng)污垢科技發(fā)展和工程應(yīng)用的需要。