聚四氟乙烯換熱器質(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(shí)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(shí)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(duì)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(tái)進(jìn)行，當(dāng)各臺(tái)換熱器程間連通時(shí)，管程和殼程試壓應(yīng)在重疊組裝后進(jìn)行。

設(shè)備制造過(guò)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(wú)損檢測(cè)，它包括：射線檢測(cè)、超聲波檢測(cè)、磁粉檢測(cè)、滲透檢測(cè)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(duì)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(shí)，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(shí)，必須增加氣密性試驗(yàn)。

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，我國(guó)對(duì)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(jì)或選型時(shí)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(dòng)，殼體和管束對(duì)膨脹是自由的，故當(dāng)兩張介質(zhì)的溫差較大時(shí)，管束和殼體之間不產(chǎn)生溫差應(yīng)力。浮頭端設(shè)計(jì)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(jì)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(dòng)端小蓋在操作時(shí)無(wú)法知道泄露情況。因此在安裝時(shí)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(jì)成各種形式，除必須考慮管束能在設(shè)備內(nèi)自由移動(dòng)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(jì)時(shí)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(jì)中應(yīng)考慮保證浮頭蓋在裝配時(shí)的必要空間。

鉤圈對(duì)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(jì)、制造技術(shù)的發(fā)展，以及長(zhǎng)期以來(lái)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(duì)開(kāi)式結(jié)構(gòu)，要求密封可靠，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(zhǎng)期使用過(guò)程中積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。盡管近年來(lái)受到不斷涌現(xiàn)的新型換熱器的挑戰(zhàn)，但反過(guò)來(lái)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扔占主導(dǎo)地位。

管子構(gòu)成換熱器的傳熱面，管子尺寸和形狀對(duì)傳熱有很大影響。采用小直徑的管子時(shí)，換熱器單位體積的換熱面積大一些，設(shè)備比較緊湊，單位傳熱面積的金屬消耗量少，傳熱系數(shù)也較高。但制造麻煩，管子易結(jié)垢，不易清洗。大直徑管子用于粘性大或者污濁的流體，小直徑的管子用于較清潔的流體。

管子材料的選擇應(yīng)根據(jù)介質(zhì)的壓力、溫度及腐蝕性來(lái)確定。

換熱器的管子在管板上的排列不單考慮設(shè)備的緊湊性，還要考慮到流體的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及加工制造方面的情況。管子在管板上的標(biāo)準(zhǔn)排列形式有四種：正三角形和轉(zhuǎn)角正三角形排列，適用與殼程介質(zhì)清潔，且不需要進(jìn)行機(jī)械清洗的場(chǎng)合。正方形和轉(zhuǎn)角正方形排列，能夠使管間的小橋形成一條直線通道，便于用機(jī)械進(jìn)行清洗，一般用于管束可抽出管間清洗的場(chǎng)合。

另外對(duì)于多管程換熱器，常采用組合排列方法，其每一程中一般都采用三角形排列，而各程之間則常常采用正方形排列，這樣便于安排隔板位置。

當(dāng)換熱器直徑較大，管子較多時(shí)，都必須在管束周圍的弓形空間內(nèi)盡量配置換熱管。這不但可以有效地增大傳熱面積，也可以防止在殼程流體在弓形區(qū)域內(nèi)短路而給傳熱帶來(lái)不利影響。

管板上換熱管中心距的選擇既要考慮結(jié)構(gòu)的緊湊性，傳熱效果，又要考慮管板的強(qiáng)度和清洗管子外表面所需的空間。除此之外，還要考慮管子在管板上的固定方法。若間距太小，當(dāng)采用焊接連接時(shí)，相鄰兩根管的焊縫太近，焊縫質(zhì)量受熱影響不易得到保證；若采用脹接，擠壓力可能造成管板發(fā)生過(guò)大的變形，失去管子和管板間的結(jié)合力。一般采用的換熱管的中心距不小于管子外徑的1.25倍。

當(dāng)換熱器多需的換熱面積較大，而管子又不能做的太長(zhǎng)時(shí)，就得增大殼體直徑，以排列較多的管子。此時(shí)為了提高管程流速，增加傳熱效果，須將管束分程，使流體依次流過(guò)各程管束。

為了把換熱器做成多管程，可在一端或兩端的管箱中分別安置一定數(shù)量的隔板。

間壁式換熱器的類型

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(jiǎn)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(wú)相變的加熱劑時(shí),亦可在夾套中設(shè)置螺旋隔板或其它增加湍動(dòng)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(guò)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(jiǎn)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(dòng)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(dòng),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(dòng)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(dòng)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(duì)數(shù)平均推動(dòng)力較大。套管換熱器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(shí)具備傳熱系數(shù)大,傳熱推動(dòng)力大及能夠承受高壓強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn),在超高壓生產(chǎn)過(guò)程(例如操作壓力為3000大氣壓的高壓聚乙烯生產(chǎn)過(guò)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(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(zhǎng)期在市場(chǎng)占據(jù)主導(dǎo)地位，但是其體積大，換熱效率低，更換膠條價(jià)格昂貴（膠條的更換費(fèi)用大約占整個(gè)過(guò)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(cuò)流通過(guò)管束,使湍動(dòng)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.。

目前，由于我國(guó)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(jí)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(dòng),其行程稱為管程；一種在管外流動(dòng),其行程稱為殼程。管束的壁面即為傳熱面。管子的型號(hào)不一，過(guò)程一般為直徑16mm 20mm或者25mm三個(gè)型號(hào)，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，今年來(lái)也在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)逐漸推廣開(kāi)來(lái)。管殼式換熱器，螺旋管束設(shè)計(jì)，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(duì)稱設(shè)計(jì)，最大可以達(dá)到4.6倍。這種不對(duì)稱設(shè)計(jì)，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(shí)，由于管殼式換熱器多為金屬結(jié)構(gòu)，隨著我國(guó)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，是在管殼式換熱器的兩頭各加一個(gè)管板，可以有效防止泄漏造成的污染?，F(xiàn)在國(guó)產(chǎn)品牌較少，價(jià)格昂貴，一般在10萬(wàn)元以上，進(jìn)口可以到幾十萬(wàn)。符合新版GMP規(guī)定，雖價(jià)格昂貴，但決定其市場(chǎng)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(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(chǎng)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(dòng)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(guò)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(lái)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(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(duì)空氣進(jìn)行冷卻，而且還可對(duì)其進(jìn)行加熱處理。但是，它也有對(duì)水質(zhì)要求高、占地面積大、水泵耗能多等缺點(diǎn)：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(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。

蓄熱式換熱器

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(shí)用金屬波形帶等）。換熱分兩個(gè)階段進(jìn)行。第一階段，熱氣體通過(guò)火格子，將熱量傳給火格子而貯蓄起來(lái)。第二階段，冷氣體通過(guò)火格子，接受火格子所儲(chǔ)蓄的熱量而被加熱。這兩個(gè)階段交替進(jìn)行。通常用兩個(gè)蓄熱器交替使用，即當(dāng)熱氣體進(jìn)入一器時(shí)，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(duì)介質(zhì)混合要求比較低的場(chǎng)合。

陶瓷換熱器

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)煔庥酂幔垣@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(wèn)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(guò)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(guò)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(shí)，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^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(zhǎng)，維修量小，性能可靠穩(wěn)定，操作簡(jiǎn)便。

換熱器按材質(zhì)可分為金屬換熱器和陶瓷換熱器和塑料換熱器等多種材質(zhì)。

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(guò)大的變形傳到傳熱器的接管上?；A(chǔ)一般分為兩種：一種為磚砌的鞍形基礎(chǔ)，換熱器上沒(méi)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(dòng)。另一種為混凝土基礎(chǔ)，換熱器通過(guò)鞍式支座由地腳螺栓將其與基礎(chǔ)牢固的連接起來(lái)。

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(jì)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(guò)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(kāi)口墊鐵。其中，斜墊鐵必須成對(duì)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(duì)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(gè)以上重疊式換熱器安裝時(shí)，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。可抽管束換熱器安裝前應(yīng)抽芯檢查，清掃，抽管束時(shí)應(yīng)注意保護(hù)密封面和折流板。移動(dòng)和起吊管束時(shí)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(lái)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(shí)。兩端都可以對(duì)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(duì)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(guò)銘牌規(guī)定的條件下運(yùn)行。應(yīng)經(jīng)常對(duì)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(guò)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(xiǎn)性很高，因此對(duì)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(lái)加熱或用水來(lái)冷卻時(shí)，水中的溶解物在加熱后，大部分溶解度都會(huì)有所提高，而硫酸鈣類型的物質(zhì)則幾乎沒(méi)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(guò)清洗來(lái)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(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，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。

換熱器的應(yīng)用廣泛，日常生活中取暖用的暖氣散熱片、汽輪機(jī)裝置中的凝汽器和航天火箭上的油冷卻器等，都是換熱器。它還廣泛應(yīng)用于化工、石油、動(dòng)力和原子能等工業(yè)部門。它的主要功能是保證工藝過(guò)程對(duì)介質(zhì)所要求的特定溫度，同時(shí)也是提高能源利用率的主要設(shè)備之一。

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(jiǎn)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(zhǎng)期以來(lái)在工業(yè)生產(chǎn)中成為一種典型的換熱器。

聚四氟乙烯換熱器優(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(chǎng)合；

（5）可用于管程易腐蝕場(chǎng)合。

聚四氟乙烯換熱器缺點(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(hào)，進(jìn)行材料的化學(xué)成分檢驗(yàn)，機(jī)械性能合格后，對(duì)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(duì)－－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(duì)原材料進(jìn)行檢驗(yàn)，而且在制造過(guò)程中要隨時(shí)進(jìn)行檢查。

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(guó)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(dòng)機(jī)的散熱。30年代末，瑞典又制造出第一臺(tái)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(wèn)題，人們對(duì)新型材料制成的換熱器開(kāi)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(dòng)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(kāi)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。

換熱器按傳熱方式的不同可分為混合式、蓄熱式和間壁式三類。

混合式換熱器是通過(guò)冷、熱流體的直接接觸、混合進(jìn)行熱量交換的換熱器，又稱接觸式換熱器。由于兩流體混合換熱后必須及時(shí)分離，這類換熱器適合于氣、液兩流體之間的換熱。例如，化工廠和發(fā)電廠所用的涼水塔中，熱水由上往下噴淋，而冷空氣自下而上吸入，在填充物的水膜表面或飛沫及水滴表面，熱水和冷空氣相互接觸進(jìn)行換熱，熱水被冷卻，冷空氣被加熱，然后依靠?jī)闪黧w本身的密度差得以及時(shí)分離。

蓄熱式換熱器是利用冷、熱流體交替流經(jīng)蓄熱室中的蓄熱體(填料)表面，從而進(jìn)行熱量交換的換熱器，如煉焦?fàn)t下方預(yù)熱空氣的蓄熱室。這類換熱器主要用于回收和利用高溫廢氣的熱量。以回收冷量為目的的同類設(shè)備稱蓄冷器，多用于空氣分離裝置中。

間壁式換熱器的冷、熱流體被固體間壁隔開(kāi)，并通過(guò)間壁進(jìn)行熱量交換的換熱器，因此又稱表面式換熱器，這類換熱器應(yīng)用最廣。

間壁式換熱器根據(jù)傳熱面的結(jié)構(gòu)不同可分為管式、板面式和其他型式。管式換熱器以管子表面作為傳熱面，包括蛇管式換熱器、套管式換熱器和管殼式換熱器等；板面式換熱器以板面作為傳熱面，包括板式換熱器、螺旋板換熱器、板翅式換熱器、板殼式換熱器和傘板換熱器等；其他型式換熱器是為滿足某些特殊要求而設(shè)計(jì)的換熱器，如刮面式換熱器、轉(zhuǎn)盤式換熱器和空氣冷卻器等。

換熱器中流體的相對(duì)流向一般有順流和逆流兩種。順流時(shí)，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(shí)，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(wú)相變時(shí)，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小；若傳熱面積不變，采用逆流時(shí)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(jì)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(shí)，由于相變時(shí)只放出或吸收汽化潛熱，流體本身的溫度并無(wú)變化，因此流體的進(jìn)出口溫度相等，這時(shí)兩流體的溫差就與流體的流向選擇無(wú)關(guān)了。除順流和逆流這兩種流向外，還有錯(cuò)流和折流等流向。

在傳熱過(guò)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(gè)重要的問(wèn)題。熱阻主要來(lái)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(duì)較小。

增加流體的流速和擾動(dòng)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(huì)使能量消耗增加，故設(shè)計(jì)時(shí)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(kāi)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。 　換熱器的操作

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(dòng)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(guò)濾器、閥門、機(jī)組底座、熱計(jì)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(guò)過(guò)濾器除污，通過(guò)循環(huán)泵也進(jìn)入板式過(guò)濾器，兩種不同溫度的水經(jīng)過(guò)熱交換，二次側(cè)將熱量輸送給熱用戶。

在生產(chǎn)過(guò)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(jí)。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(guò)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(shí)間才能修復(fù)完成，使用幾個(gè)月后管板焊縫再次出現(xiàn)腐蝕，給企業(yè)帶來(lái)人力、物力、財(cái)力的浪費(fèi)，生產(chǎn)成本的增加。通過(guò)福世藍(lán)高分子復(fù)合材料的耐腐蝕性和抗沖刷性，通過(guò)提前對(duì)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(wèn)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(shí)，也可以涂抹福世藍(lán)高分子復(fù)合材料來(lái)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(guò)福世藍(lán)技術(shù)及時(shí)修復(fù)，避免了長(zhǎng)時(shí)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(wèn)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(gòu)成本，更保證了產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)時(shí)間，提高了產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。

換熱器是化工,石油,動(dòng)力,食品及其它許多工業(yè)部門的通用設(shè)備,在生產(chǎn)中占有重要地位.在化工生產(chǎn)中換熱器可作為加熱器、冷卻器、冷凝器、蒸發(fā)器和再沸器等,應(yīng)用更加廣泛。換熱器種類很多,但根據(jù)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(yīng)用最多。

1 .間壁式換熱器的類型

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(jiǎn)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(wú)相變的加熱劑時(shí),亦可在夾套中設(shè)置螺旋隔板或其它增加湍動(dòng)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(guò)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(jiǎn)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(dòng)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(dòng),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(dòng)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(dòng)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(duì)數(shù)平均推動(dòng)力較大。套管換熱器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(shí)具備傳熱系數(shù)大,傳熱推動(dòng)力大及能夠承受高壓強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn),在超高壓生產(chǎn)過(guò)程(例如操作壓力為3000大氣壓的高壓聚乙烯生產(chǎn)過(guò)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(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(zhǎng)期在市場(chǎng)占據(jù)主導(dǎo)地位，但是其體積大，換熱效率低，更換膠條價(jià)格昂貴（膠條的更換費(fèi)用大約占整個(gè)過(guò)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(cuò)流通過(guò)管束,使湍動(dòng)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.。

目前，由于我國(guó)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(jí)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(dòng),其行程稱為管程；一種在管外流動(dòng),其行程稱為殼程。管束的壁面即為傳熱面。管子的型號(hào)不一，過(guò)程一般為直徑16mm 19mm或者25mm三個(gè)型號(hào)，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，今年來(lái)也在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)逐漸推廣開(kāi)來(lái)。管殼式換熱器，螺旋管束設(shè)計(jì)，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(duì)稱設(shè)計(jì)，最大可以達(dá)到4.6倍。這種不對(duì)稱設(shè)計(jì)，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(shí)，由于管殼式換熱器多為金屬結(jié)構(gòu)，隨著我國(guó)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，

是在管殼式換熱器的兩頭各加一個(gè)管板，可以有效防止泄漏造成的污染?，F(xiàn)在國(guó)產(chǎn)品牌較少，價(jià)格昂貴，一般在10萬(wàn)元以上，進(jìn)口可以到幾十萬(wàn)。符合新版GMP規(guī)定，雖價(jià)格昂貴，但決定其市場(chǎng)廣闊。

2.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(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(chǎng)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(dòng)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(guò)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(lái)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(duì)空氣進(jìn)行冷卻，而且還可對(duì)其進(jìn)行加熱處理。但是，它也有對(duì)水質(zhì)要求高、占地面積大、水泵耗能多等缺點(diǎn)：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(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

3.蓄熱式換熱器

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(shí)用金屬波形帶等）。換熱分兩個(gè)階段進(jìn)行。第一階段，熱氣體通過(guò)火格子，將熱量傳給火格子而貯蓄起來(lái)。第二階段，冷氣體通過(guò)火格子，接受火格子所儲(chǔ)蓄的熱量而被加熱。這兩個(gè)階段交替進(jìn)行。通常用兩個(gè)蓄熱器交替使用，即當(dāng)熱氣體進(jìn)入一器時(shí)，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(duì)介質(zhì)混合要求比較低的場(chǎng)合。

氣動(dòng)噴涂翅片管換熱器

俄羅斯提出了一種先進(jìn)方法，即氣動(dòng)噴涂法，來(lái)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(píng)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(píng)估翅片底面的接觸阻力。 將研究的翅片的效率與計(jì)算數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，得出的結(jié)論是：氣動(dòng)噴涂翅片的底面的接觸阻力對(duì)效率無(wú)實(shí)質(zhì)性影響。為了證實(shí)這一點(diǎn)，又對(duì)基部(管子)與表面(翅片)的過(guò)渡區(qū)進(jìn)行了金相結(jié)構(gòu)分析。

對(duì)過(guò)渡區(qū)試片的分析表明，連接邊界的整個(gè)長(zhǎng)度上無(wú)不嚴(yán)密性的微裂紋。所以，氣動(dòng)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(shuō)明了附著強(qiáng)度高，有物理接觸和金屬鏈形成。因而氣動(dòng)噴涂法不但可用于成型，還可用來(lái)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(lái)對(duì)普通翅片的底面進(jìn)行補(bǔ)充加固?？梢灶A(yù)計(jì)，氣動(dòng)噴涂法在緊湊高效換熱器的生產(chǎn)中，將會(huì)得到廣泛應(yīng)用。

螺旋折流板換熱器

在管殼式換熱器中，殼程通常是一個(gè)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(huì)導(dǎo)致較大的死角和相對(duì)高的返混。而這些死角又能造成殼程結(jié)垢加劇，對(duì)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(huì)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(duì)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(lái)改進(jìn)換熱器的性能，但普通折流板設(shè)計(jì)的主要缺點(diǎn)依然存在。

為此，美國(guó)提出了一種新方案，即建議采用螺旋狀折流板。這種設(shè)計(jì)的先進(jìn)性已為流體動(dòng)力學(xué)研究和傳熱試驗(yàn)結(jié)果所證實(shí)，此設(shè)計(jì)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(jì)原理很簡(jiǎn)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(jì)。螺旋折流板結(jié)構(gòu)可滿足相對(duì)寬的工藝條件。此種設(shè)計(jì)具有很大的靈活性，可針對(duì)不同操作條件，選取最佳的螺旋角；可分別情況選用重疊折流板或是雙螺旋折流板結(jié)構(gòu)。

新型麻花管換熱器

瑞典alares公司開(kāi)發(fā)了一種扁管換熱器，通常稱為麻花管換熱器。美國(guó)休斯頓的布朗公司做了改進(jìn)。螺旋扁管的制造過(guò)程包括了“壓扁”與“熱扭”兩個(gè)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(jiǎn)單，但有許多激動(dòng)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(wú)振動(dòng)，節(jié)省了空間，無(wú)折流元件。

由于管子結(jié)構(gòu)獨(dú)特使管程與殼程同時(shí)處于螺旋運(yùn)動(dòng)，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(shí)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(jì)在化工、石油化工行業(yè)中具有廣闊的應(yīng)用前景。

非釬焊繞絲筋管螺旋管式換熱器

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(duì)整個(gè)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(huì)造成機(jī)器和設(shè)備堵塞，隨之提前報(bào)損。

螺旋板式換熱器

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(duì)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(gè)均勻的螺旋通道，兩種傳熱介質(zhì)可進(jìn)行全逆流流動(dòng)，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(dòng)沒(méi)有大的轉(zhuǎn)向，總的阻力小，因而可提高設(shè)計(jì)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(gè)通道可拆開(kāi)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(gè)通道可拆開(kāi)清洗，適用范圍較廣。

6、單臺(tái)設(shè)備不能滿足使用要求時(shí)，可以多臺(tái)組合使用，但組合時(shí)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。混合組合：一個(gè)通道并聯(lián)，一個(gè)通道串聯(lián)。

聚四氟乙烯換熱器是一類重要的換熱器設(shè)備，它的開(kāi)發(fā)、發(fā)展和實(shí)際應(yīng)用經(jīng)歷了二十多年的演變歷程，現(xiàn)已擁有許多不同結(jié)構(gòu)、不同用途及性能的聚四氟乙烯制品。當(dāng)前工業(yè)生產(chǎn)中使用較為普遍的是列管式和盤管式換熱器。本文結(jié)合近幾年來(lái)它在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用，簡(jiǎn)要介紹其發(fā)展現(xiàn)狀、工業(yè)應(yīng)用及其今后的發(fā)展方向。

1聚四氟乙烯換熱器的研制

1.1　概述

聚四氟乙烯換熱器是國(guó)際上化工設(shè)備的新品種,由于聚四氟乙烯材質(zhì)的耐蝕性冠于多種合金、非金屬甚至貴金屬,如黃金、銀、鋯等,故此類設(shè)備對(duì)解決制藥、石油化工等工業(yè)中的強(qiáng)腐蝕性流體物料的換熱問(wèn)題具有重要意義。據(jù)資料報(bào)道,美、英、法、德、意、日等國(guó)家已廣泛使用了這種新設(shè)備,而我國(guó)此項(xiàng)設(shè)備的制造和應(yīng)用尚沒(méi)有全面展開(kāi)。但隨著我國(guó)工業(yè)和科技的發(fā)展,必將有利地促進(jìn)聚四氟乙烯材料的研究和應(yīng)用。

聚四氟乙烯換熱設(shè)備是在工業(yè)上需要既耐腐蝕又具有高潔凈率換熱材質(zhì)的局面下問(wèn)世的。據(jù)資料介紹,1965年美國(guó)杜邦公司研制成功聚四氟乙烯鹽酸冷凝吸收器,代替了傳統(tǒng)的陶瓷鹽酸冷凝吸收器、玻璃冷凝吸收器及石墨設(shè)備,極大地提高了換熱設(shè)備的耐蝕性和換熱介質(zhì)的潔凈率,此后在石油化工、硫酸、醫(yī)藥、電鍍、輕工等領(lǐng)域逐步得到廣泛的應(yīng)用。

1985年鄭州工業(yè)大學(xué)開(kāi)展了聚四氟乙烯換熱設(shè)備的制造工藝的研究工作。通過(guò)試制、試用并積累數(shù)據(jù),目前已探索出可行的聚四氟乙烯換熱器制造工藝并設(shè)計(jì)、試制出適合我國(guó)工業(yè)應(yīng)用的各種氟塑料換熱器。

1．2　研究成果

氟塑料換熱器制造工藝方面

聚四氟乙烯換熱器制造工藝:研制了一種“氟塑料換熱器F-4管板限施壓加熱焊接法”工藝,解決了四氟管焊接技術(shù)關(guān)鍵。目前此工藝已用于工業(yè)性生產(chǎn),其技術(shù)為鄭州工業(yè)大學(xué)獨(dú)創(chuàng),其特點(diǎn)為所需設(shè)備簡(jiǎn)單,投資少并能解決實(shí)際問(wèn)題。

（2）聚四氟乙烯換熱器制造方面；

聚四氟乙烯換熱器制造分為A焊接設(shè)備制造(自制)、B工裝夾具制造、C工序工藝、流程三個(gè)步驟

焊接設(shè)備制造—焊接爐

聚四氟乙烯換熱器采用F-4管板限脹施壓加熱焊接工藝進(jìn)行管板焊接，此焊接技術(shù)不添加任何焊接劑，換熱器成品內(nèi)件全四氟結(jié)構(gòu)材料以保證耐腐蝕性能要求。在所有工序中，焊接工藝是換熱器制造的關(guān)鍵技術(shù)工序。

自制焊接爐所需投資少，設(shè)備簡(jiǎn)單，易于工人操作控制，便于定期維護(hù)維修。焊接牢固性高，焊接面質(zhì)量好。其焊接后焊縫機(jī)械強(qiáng)度等指標(biāo)高于四氟管本身的物理機(jī)械性能所以焊接爐是四氟換熱器制造中最重要設(shè)備。

工裝制造

主要工裝部件為各系列限脹模具，焊接加熱鋼芯、輔助工裝夾具等，具體附分系列詳細(xì)制造圖紙。

1.2.2　工業(yè)用的各種聚四氟乙烯換熱器設(shè)計(jì)、試制方面　自1995年到今已設(shè)計(jì)、試制了多種結(jié)構(gòu)不同的氟塑換熱器,如管殼式、盤管浸入式和U型管浸入式,經(jīng)工業(yè)實(shí)際應(yīng)用,有數(shù)種效果較理想,并在國(guó)內(nèi)已實(shí)施工業(yè)化生產(chǎn)。目前在工業(yè)上應(yīng)用的聚四氟乙烯換熱器最大換熱面積達(dá)280平方米臺(tái)。換熱管達(dá)2000根。

2　我國(guó)聚四氟乙烯換熱器的應(yīng)用

目前聚四氟乙烯換熱器的類型較多,性能各有特色,大體上可以分為以下幾種:

(1)管殼式:是應(yīng)用領(lǐng)域最廣,使用量最大的一類,目前單臺(tái)最大面積達(dá)280m2。

(2)浸入式:又分為U型浸入式和盤管浸入式兩類。由于采用的材質(zhì)F4化學(xué)性能穩(wěn)定,即使將F4材料溶于“王水”中煮沸亦不會(huì)發(fā)生反應(yīng),故其制品可用于強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、強(qiáng)氧化劑等流體物料的換熱過(guò)程,例如用來(lái)作苛性溶液、氫氟酸、硝酸混合物、20%發(fā)煙硫酸、各種有機(jī)酸、氯氣、溴、有機(jī)溶劑等流體物料的加熱、冷凝之用。

由于F4表面的自由能很低,只有119Pa,加上其膨脹系數(shù)較一般污垢為大,所用管子具有撓性,易于震動(dòng),這就大大減少了結(jié)垢堵塞的機(jī)會(huì)。由于列管管束采用薄壁細(xì)管,單位體積內(nèi)包容的換熱面積比普通列管式增加了數(shù)倍,彌補(bǔ)了F4用做傳熱材料其導(dǎo)熱系數(shù)過(guò)低的缺點(diǎn)。在一般情況下,設(shè)備的總傳熱系數(shù)K為209_291W?m2·K。同時(shí)由于采用了小口徑換熱管,設(shè)備在使用溫度范圍內(nèi)管程殼程均能承受一定的介質(zhì)壓力,許用溫度范圍及壓力如下:

許用溫度范圍:-50—150℃

許用壓力范圍:管程壓力015MPa

殼程壓力013MPa

3　聚四氟乙烯換熱器在工業(yè)中的應(yīng)用實(shí)例

自1995年至今已制造了一大批不同類型的工業(yè)用F4換熱器制品,這些制品已投入生產(chǎn)應(yīng)用,絕大部分應(yīng)用成功,其中FHLK-6×015-325-10型在生產(chǎn)中取得了較顯著的效果,現(xiàn)舉一例介紹如下。

(1)設(shè)備型號(hào):FHLK-6×015-325-10;

(2)應(yīng)用單位:北京第二制藥廠;

(3)使用工藝條件:維生素B6生產(chǎn)流程有機(jī)溶媒、鹽酸、水蒸氣混合工段冷凝;其中

管程:

介質(zhì):有機(jī)溶媒、鹽酸、水蒸氣

溫度:100℃

壓力:微負(fù)壓

殼程:

介質(zhì):冷卻水

溫度:常溫

壓力:012MPa

(4)測(cè)定數(shù)據(jù):

管程進(jìn)口:平均溫度100℃。

管程出口:平均溫度45℃。

操作時(shí)間:約3小時(shí)。

產(chǎn)量:有機(jī)溶媒、鹽酸冷凝液150公斤左右(約50kg?h)。

(5)使用時(shí)間:從1985年起至今已正常運(yùn)轉(zhuǎn)13年,目前仍在繼續(xù)使用。

(6)效果:①鋼制設(shè)備安裝后使用一次就發(fā)現(xiàn)腐蝕,后改用石墨冷凝器,平均壽命約1

年,且安裝維修易出現(xiàn)問(wèn)題。換上F4換熱器后已正常運(yùn)轉(zhuǎn)10年,較前者壽命長(zhǎng)10倍,仍在繼續(xù)使用,且傳熱效率較穩(wěn)定;②安裝簡(jiǎn)易,運(yùn)輸方便,制品由鄭州用汽車運(yùn)送北京,途中經(jīng)受顛簸震動(dòng),安裝使用均未發(fā)現(xiàn)由此而造成的異常現(xiàn)象。北京第二制藥廠的應(yīng)用結(jié)果顯示了聚四氟乙烯換熱器具有小巧玲瓏、高效耐用的特點(diǎn),其技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果十分明顯。

4　存在的問(wèn)題及發(fā)展方向

就目前來(lái)講,聚四氟乙烯換熱器管板焊接技術(shù)較難掌握,制作遠(yuǎn)達(dá)不到機(jī)械化和自動(dòng)化,尚待進(jìn)一步探索改進(jìn)。與其它任何材質(zhì)的換熱器一樣,氟塑料換熱器不是任何條件下都能使用的設(shè)備,應(yīng)用時(shí)必須根據(jù)它的特性,合理使用才能收到預(yù)期技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。由于采用小口徑薄聚四氟乙烯換熱管,故其溫度使用范圍和耐壓程度受到極大限制,同時(shí)必須預(yù)防機(jī)械性損傷。為預(yù)防較大介質(zhì)顆粒產(chǎn)生堵塞,有必要在換熱器入口處安裝顆粒分離器,如果顆粒濃度不高,可定期使流體反向流動(dòng),這樣從一定程度上增加了設(shè)備的適用性。由于聚四氟乙烯的管板焊接工藝原理不同于鋼制換熱器管板焊接,就目前來(lái)講還無(wú)法進(jìn)行內(nèi)部焊接質(zhì)量檢測(cè),只能通過(guò)宏觀檢驗(yàn)手段,如水壓試驗(yàn)或氣密性試驗(yàn),來(lái)確定焊接面的牢固性。對(duì)焊接面上存在的個(gè)別缺陷無(wú)法立即測(cè)定,只能在使用一段時(shí)間后定期檢查彌補(bǔ)。

聚四氟乙烯換熱器具有十分廣闊的發(fā)展前景,加強(qiáng)對(duì)F4基材料研究、開(kāi)發(fā)新品種新系列以提高產(chǎn)品的應(yīng)用范圍是今后發(fā)展的主要方向。我國(guó)市場(chǎng)廣闊,氯堿、硫酸、化肥、醫(yī)藥等行業(yè)設(shè)備也要更新?lián)Q代,因而需要大量的、先進(jìn)的聚四氟乙烯設(shè)備。

化工生產(chǎn)中熱量交換和傳遞是通過(guò)換熱器來(lái)完成的。在熱量交換中常常有一些強(qiáng)腐蝕強(qiáng)氧化性的物料，因此，必須用具有抗氧化性能的材料制作換熱器。目前，常用的材料有石墨、陶瓷、玻璃等非金屬材料以及不銹鋼、鈦、鉭、鋯等金屬材料制成。但是，用石墨等非金屬材料制成的換熱器有易碎、體積大、導(dǎo)熱差等缺點(diǎn)，用鈦鉭、鋯等稀有金屬制成的換熱器，價(jià)格非常昂貴，不銹鋼則難耐許多強(qiáng)腐蝕介質(zhì)，并產(chǎn)生晶間腐蝕。

聚四氟乙烯（F4）是工程塑料（俗稱“塑料王”英文名為Teflon）的一種，具有無(wú)與倫比的穩(wěn)定性和耐腐蝕性，傳熱系數(shù)可達(dá)360~400W/㎡·K。聚四氟乙烯換熱器就用此材料制成，采用先進(jìn)的粉末冶金工藝燒結(jié)而成，各項(xiàng)性能優(yōu)異，是解決強(qiáng)腐蝕、強(qiáng)氧化介質(zhì)傳熱的理想設(shè)備，深受廣大客戶青睞。

1.單向防腐四氟換熱器，用于液液或液汽換熱

2.雙向防腐型四氟換熱器，能同時(shí)對(duì)兩種強(qiáng)腐蝕物料進(jìn)行換熱，用于液液或液汽換熱

3.四氟盤管式換熱器，適用于塔節(jié)、反應(yīng)釜等容器內(nèi)換熱

4.四氟框架式換熱器，適用于槽、池等換熱

二. 技術(shù)指標(biāo)：

設(shè)計(jì)溫度：-20℃~170℃

設(shè)計(jì)壓力：殼程：≦0.3MPa，管程：≦0.4MPa。

“焊縫”剪切強(qiáng)度t>6×106Pa

三.注意事項(xiàng)：

1.進(jìn)料、出料管道重量不能壓在接頭上，以免損傷封頭

2.使用時(shí)，先打開(kāi)冷驅(qū)蚊水閥門，讓水充滿殼程后，再進(jìn)需冷卻的物料

3.物料直徑不能大于管徑的1/4，以免堵塞四氟管子

4.管程、殼程內(nèi)均不能有鐵屑、小玻璃等物質(zhì)進(jìn)入，以免損傷四氟管子

5.貯藏時(shí)，將進(jìn)出水口封住，以免進(jìn)異物損傷四氟管子

四.特點(diǎn)：

1.具有極好的耐腐蝕性能

由于聚四氟乙烯屬化學(xué)惰性材料，除高溫下的元素氟，熔融態(tài)堿金屬、三氟化氯、六氟化鈾、全氟煤油外，幾乎可以在所有的介質(zhì)中工作。

如：濃鹽酸、、氫氟酸、硫酸、硝酸、磷酸、醋酸、草酸、苛性鈉、次氯酸鈉、萘、苯、二甲苯、丙酮、王水、氯氣、甲苯、、各種有機(jī)溶劑等等。

2.抗污塞性好

由于聚四氟乙烯的化學(xué)惰性、表面光滑性、繞曲性和高膨脹系數(shù)，使其傳熱面很難結(jié)垢，大大減少了設(shè)備維修次數(shù)，保證了相對(duì)穩(wěn)定的傳熱系數(shù)和生產(chǎn)的長(zhǎng)期運(yùn)行。

3.壽命長(zhǎng)久綜合成本低

由于聚四氟乙烯中不含光敏基因，因而其具有優(yōu)異的耐大氣老化性。在強(qiáng)腐蝕介質(zhì)中其使用壽命是不銹鋼的20-30倍，再加上免除了維修、事故停產(chǎn)所造成的損失，其綜合成本絕對(duì)低于其他換熱器。

4.傳熱性能好

由于換熱器采用的是薄壁管，所以克服了聚四氟乙烯材料導(dǎo)熱系數(shù)低的缺點(diǎn)，使其總傳熱系數(shù)可達(dá)150-300（W/㎡K）。目前，我單位采用了強(qiáng)化傳熱技術(shù)，可做厚壁，大孔的換熱管，使其耐壓大大提高，使其總傳熱系數(shù)也有所提高，可達(dá)350W/㎡K。

5.體積小重量輕結(jié)構(gòu)緊湊

本換熱器采用薄壁細(xì)管，因而制成的換熱器單位體積的換熱面積特別大，高達(dá)600㎡/m3（25×3的鋼管制作的只有130㎡/m3）。加之塑料的質(zhì)量輕，這樣在運(yùn)輸、安裝、維修時(shí)就非常方便。

《管殼式聚四氟乙烯換熱器》的國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)由泰安盛通化工設(shè)備有限公司、天華化工機(jī)械及自動(dòng)化研究設(shè)計(jì)院、南通利泰非金屬化工設(shè)備有限公司共同制定。