热交换器(对流传热及热传导的一种工业应用)

换热器(亦称为热交换器或热交换设备)是用来使热量从热流体传递到冷流体,以满足规定的工艺要求的装置,是对流传热及热传导的一种工业应用。换热器可以按不同的方式分类。按其操作过程可分为间壁式、混合式、蓄热式(或称回热式)三大类;按其表面的紧凑程度可分为紧凑式和非紧凑式两类。

产品概述

换热器(英语翻译: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。换热器是化工、石油、动力、食品及其它许多工业部门的通用设备,在生产中占有重要地位。

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,应用更加广泛。换热器种类很多,但根据冷、热流体热量交换的原理和方式基本上可分三大类即:间壁式、混合式和蓄热式。在三类换热器中,间壁式换热器应用最多。

热交换器内的冷热流体实现热量传递需要消耗泵功.如何科学定量评价其能源效率,是学术界和行业都迫切需要解决的问题,对提升工业节能减排有重要意义.。

原理

一般是用固体间壁(传热面)将不同温度的流体隔开。也有的使两种流体在器内直接接触而进行热量交换。

纸芯热交换器工作原理:

当室内空调排风与室外新风分别呈交叉式流经换热芯体时,由于纤维之间的间隙很小,只有粒径较小的水蒸气分子才能通过,其他粒径较大的有害气体或异味气体分子无法通过,从而实现温度及湿度的交换。

夏季运行时,新风从空调排风获得冷能使温度降低同时新风中的水蒸气在分压力的作用下渗透到新风中;

冬季运行时,新风从空调排风中获得热能,使温度升高,排风中的水蒸气则渗透到新风中。

铝芯热交换器工作原理:

机组采用静止叉流式换热芯体,芯体以亲水铝箔为载体,由数层换热单元组成,相邻两层单元体之流体的流道呈正交叉布置,其原理是由风机导入的室内、室外两股空气,室内排风在未经过换热芯体前,利用雾化水的蒸发吸热对室内排风先进行等焓加湿,使室内排风达到接近湿球温度的空气状态,此时室内排风的空气温度又低于室外排风的露点温度,然后在与室外新风呈交叉的方式流过换热芯体,热量从高温侧通过传热隔板传到低温侧,进行热交换经过热交换的室外新风再由风管送到所需房间。

家用类

家用热交换器解决了集体供暖家庭和冬天用热水的难题。它的工作原理跟集体供热的热交换器原理相同。只是大小和样式不同而已。可分为铸铁式,筒式,钢制式,储水式,板式。

铸铁式

铸铁式的体积大,重量重。但是里面的铜管买之前可以打开检查一下,不容易被商家坑骗,而且用过几年铜管坏了还可以更换。

筒式

筒式的体积小,交换效率高。但用户不能查看里面铜管的长度,也不能更换铜管,而且还不太美观。

钢制式

钢制式体积有大有小。用户也不能查看里面铜管的长度,而且不能更换铜管。但是比较美观。

板式

板式,体积很小,重量很小。热交换效率很高。里面无铜管。热交换能力跟层数有关。层数看得见,摸得着。

水垢

以上各种交换器在使用过程中都会产生水垢。用了几年后会出现水流小,出水不是太热等情况。但在石家庄等地也出现了专业除垢的公司。通过专业坠垢后也能跟新的一样。石家庄华北商贸城就有这样的公司。

分类

根据作用原理可分为间壁式换热器、蓄热式换热器和混合式换热器。

根据使用目的可分为冷却器、加热器、冷凝器和汽化器。

根据结构材料可分为金属材料换热器和非金属材料换热器。

根据传热面的形状和结构可分为管式换热器和板式换热器。

根据芯体可分为蒸发式纸芯热交换器和铝芯热交换器

混合式

混合式热交换器是依靠冷、热流体直接接触而进行传热的,这种传热方式避免了传热间壁及其两侧的污垢热阻,只要流体间的接触情况良好,就有较大的传热速率。故凡允许流体相互混合的场合,都可以采用混合式热交换器,例如气体的洗涤与冷却、循环水的冷却、汽-水之间的混合加热、蒸汽的冷凝等等。它的应用遍及化工和冶金企业、动力工程、空气调节工程以及其它许多生产部门中。非能动余热排出热交换器(PRHR HX)是第三代AP系列核电站非能动余热排出系统中的关键设备,其传热机理十分复杂,设计方法不同于普通换热器。目前,国内外对PRHR HX传热机制的研究文献很少,该类换热器的传热设计计算方法更为罕见。

按照用途的不同,可将混合式热交换器分成以下几种不同的类型:

(1)冷却塔(或称冷水塔)在这种设备中,用自然通风或机械通风的方法,将生产中已经提高了温度的水进行冷却降温之后循环使用,以提高系统的经济效益。例如热力发电厂或核电站的循环水、合成氨生产中的冷却水等,经过水冷却塔降温之后再循环使用,这种方法在实际工程中得到了广泛的使用。

(2)气体洗涤塔(或称洗涤塔)在工业上用这种设备来洗涤气体有各种目的,例如用液体吸收气体混合物中的某些组分,除净气体中的灰尘,气体的增湿或干燥等。但其最广泛的用途是冷却气体,而冷却所用的液体以水居多。空调工程中广泛使用的喷淋室,可以认为是它的一种特殊形式。喷淋室不但可以像气体洗涤塔一样对空气进行冷却,而且还可对其进行加热处理。但是,它也有对水质要求高、占地面积大、水泵耗能多等缺点:所以,目前在一般建筑中,喷淋室已不常使用或仅作为加湿设备使用。但是,在以调节湿度为主要目的的纺织厂、卷烟厂等仍大量使用!

(3)喷射式热交换器在这种设备中,使压力较高的流体由喷管喷出,形成很高的速度,低压流体被引入混合室与射流直接接触进行传热,并一同进入扩散管,在扩散管的出口达到同一压力和温度后送给用户。

(4)混合式冷凝器这种设备一般是用水与蒸汽直接接触的方法使蒸汽冷凝。

蓄热式

蓄热式换热器用于进行蓄热式换热的设备。内装固体填充物,用以贮蓄热量。一般用耐火砖等砌成火格子(有时用金属波形带等)。换热分两个阶段进行。第一阶段,热气体通过火格子,将热量传给火格子而贮蓄起来。第二阶段,冷气体通过火格子,接受火格子所储蓄的热量而被加热。这两个阶段交替进行。通常用两个蓄热器交替使用,即当热气体进入一器时,冷气体进入另一器。常用于冶金工业,如炼钢平炉的蓄热室。也用于化学工业,如煤气炉中的空气预热器或燃烧室,人造石油厂中的蓄热式裂化炉。蓄热式换热器一般用于对介质混合要求比较低的场合。

故障处理

在生产过程中,由于热交换器管板受水分冲刷、气蚀和微量化学介质的腐蚀,管板焊缝处经常出现渗漏,导致水和化工材料出现混合,生产工艺温度难以控制,致使生成其它产品,严重影响产品质量,降低产品等级。冷凝器管板焊缝渗漏后,企业通常利用传统补焊的方法进行修复,管板内部易产生内应力,且难以消除,致使其它换热器出现渗漏,企业通过打压,检验设备修复情况,反复补焊、实验,2~4人需要几天时间才能修复完成,使用几个月后管板焊缝再次出现腐蚀,给企业带来人力、物力、财力的浪费,生产成本的增加。通过福世蓝高分子复合材料的耐腐蚀性和抗冲刷性,通过提前对新换热器的保护,这样不仅有效治理了新换热器存在的焊缝和砂眼问题,更避免了使用后化学物质腐蚀换热器金属表面和焊接点,在以后的定期维修时,也可以涂抹福世蓝高分子复合材料来保护裸露的金属;即使使用后出现了渗漏现象,也可以通过福世蓝技术及时修复,避免了长时间的堆焊维修影响生产。正是由于此种精细化的管理,才使得换热器渗漏问题出现的概率大大降低,不仅降低了换热器的设备采购成本,更保证了产品质量、生产时间,提高了产品竞争力。

价格分析

首先,不锈钢热交换器的材质是影响价格波动的一方面因素。不锈钢的价格是时有波动,一般厂家给出的报价都有一个周期,周期内有效。所以钢材的价格影响热交换器的设备价格。

其次,不锈钢热交换器的厂家地区分布影响价格设定。不同地区的人力成本是不一样的,一个上海的厂家和一个山东厂家相比,成本方面肯定不一样。

第三,不锈钢热交换器的企业规模决定价格。企业重视质量和服务,那么价格中加入的成本空间也会增大,如果企业不是非常重视,那么加入的成本就会很低。但是从代理或者采购的角度,一个没有售后的企业是不负责的企业。

清洗工艺

1.隔离设备系统,并将换热器里面的水排放干净。

2.采用高压水清洗管道内存留的淤泥、藻类等杂质后,封闭系统。

3.在隔离阀和交换器间装上球阀(不小于1英寸=2.54厘米),进水和回水口都应安装。

4.接上输送泵和连接导管,使清洗剂从换热器的底部泵入,从顶部流出。

5.开始向凝汽器里泵入所需要的福世泰克清洗剂(比例可根据具体情况调整)。

6.反复循环清洗到推荐的清洗时间。随着循环的进展和沉积物的溶解,反应时产生的气体也会增多,应随时通过放气阀将多余的空气排出。随着空气的排出,换热器内的空间会增大,可加入适当的水,不要一开始就注入大量的水,可能会造成水的溢出。

7.循环中要定时检查清洗剂的有效性,可以使用PH试纸测定。如果溶液保持在PH值2‐3时,那么清洗剂仍然有效。如果清洗剂的PH值达到5‐6时,需要再添加适量福世泰克清洗剂。最终溶液的PH值在2‐3时保持30分钟没有明显变化,证明达到了清洗效果。注意:福世泰克清洗剂可以回收后重复使用,排放会造成浪费。

8.达到清洗时间后,回收清洗溶液。并用清水反复冲洗交换器,直到冲洗干净至中性,用PH试纸测定PH值6~7。

9.完成清洗后既可开机运行。也可以打压试验,看是否有泄漏现象。如果有泄漏,可以采用美嘉华高分子复合材料进行修复保护,并且可以大大延长设备的使用寿命。

10.设备稳定后,记下当前的介质过流量、工作压力、换热效率等数据。

11.比较清洗前和清洗后数值的变化,就可以计算出该企业每个小时所节省的电费、煤费等生产费用及提高的工作效率,这正是企业采用福世泰克技术应用的价值补偿。

12.同样的操作方法也可用于板式、框架式的热交换器清洗。

13.如企业需要设备进行钝化预膜处理,可按以下流程进行操作:将钝化预膜剂按推荐稀释比泵入设备中(同时在循环槽内悬挂试片);按推荐时间循环、浸泡;检测预膜效果(红点法或蓝点法);排放;水冲洗干净至中性(用PH试纸测定PH值6~7)。

14.钝化预膜结束后,最好采用风机等通风设备将系统吹干,可确保并提升钝化预膜效果。

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