淺析換熱器的性能分析新方法

（儀征鴻鈞化工機械有限公司，江蘇 揚州 211900）

摘 要：換熱器也就是熱交換器，具有較強的傳熱措施，在熱傳輸過程中受到的阻力相對較小，傳熱能力相對較大的特點，在現在節能技術中得到廣泛運用，也是合理開發新能源的關鍵設備，主要應用在石油、化工、醫藥、鋼鐵、供熱等行業。本文簡要介紹了換熱器的性能，通過對換熱器的性能進行分析，從設計角度介紹了從工藝計算到換熱器常規計算，不斷的提高換熱器的實用性能。

關鍵詞：換熱器;性能分析;研究

換熱器在生活中使用十分的廣泛，主要就是運用在加工過程中對介質的加熱和冷卻的關鍵設備，使用最多的也就是管式換熱器和板式換熱器這兩種占有主要地位，同時在化工業行業中使用的換熱器操作工藝設備投資有20%左右，在石油行業中也就占到了40%，對于這些行業中使用換熱器十分常見，也是運用最多的行業，由于在石油企業中占有40%的比例，因此在實際加工中運用較多的也就是管式換熱器。

1 換熱器的分類

（1）管殼式換熱器：在很多時候都會用到這種換熱裝置，對于這種裝置具有圓形的外殼，同時還裝有管束，通過對介質之間的換熱完成，從一種介質在流入到換熱管內主要就是通過換熱管外殼層部分，對于換熱器的結構來看也就可以從以下三種分來分析，其中包括U型管換熱器，以及固定換熱器和浮動式換熱器。

（2）板式換熱器：在對換熱器的使用中，主要就是對熱量的傳遞，對于板式換熱器也就是通過換熱裝置中的各種的薄板的面進行導熱，通過對冷熱介質的分別流動可以在梁板之間進行換熱處理，由于生活中對換熱器十分常見，對換熱器也就具有一定的認識，其中主要就是平板式換熱器、傘板式換熱器、螺旋板式換熱器及板殼式換熱器。在對這些換熱器使用的過程，對于傳熱的效率相對較高，但是這些換熱器的強度較低，并且密封性較差，因此在實際的應用中也就受到了很多的限制，在對石油、化工業行業中應用較多的也就是管式換熱器，也就成為當前傳統的設備來使用。

2 換熱器的特性比較

2.1 板式換熱器的優勢

（1）換熱效率高。我們在對板式換熱器使用的過程中，在對之間的便面進行處理的時候，要對波紋板片之間的裝置進行設置和從復運用，對其相應的介質流道進行旋轉流動，也具有較高的熱量傳輸效果，在對傳熱系數進行對比的過程中，對于熱效率的傳遞也就是管式換熱器的5倍之多，對于這種情況由于板式換熱器在運用的時候，對其換熱板片都是暴露在空氣當中，但是對其熱量的損失相對較小，對于換熱器中的熱量損失可以忽略不計，對于這種情況下也就不用采用相應的保溫設備，但是在采用管式換熱器的時候，在使用中對熱量的損失較大，也就要合理設置保溫層。

（2）對數平均溫差大。在采用板式換熱器的時候，很多都是對換熱進行流動式的分析，對于相應的修改次數一般不會太高，在對冷熱介質在板間流動的時候要保證平行面的換熱，導致兩端的溫度相差很大，對于板式換熱器使用中，兩端的溫度相差較小，對水的換熱一般小于1攝氏度。但是我們在采用管式換熱器的進行操作的時候，冷熱介質在管道進行流通，通過管道的時候也就將溫度進行降低，在溫度修正系數達到了5攝氏度。

（3）成本較低。板式換熱器的板片厚度僅僅是管式換熱器的換熱管的三分之一，在對換熱器進行對比的過程，框架比管式換熱器要輕很多，然人整體來看板式換熱器只有管式換熱器的五分之一，很大程度的節約了成本。

2.2 管式換熱器對策優勢

（1）容量較大。對于管式換熱器具有容量大的優勢，對于板式換熱器僅僅只有管式換熱器的20%左右，在對板間的通道十分狹窄，如果傳輸介質中存在大顆粒的時候很容易造成堵塞。

（2）耐壓耐溫性高。對于管式換熱器具有耐高溫耐壓的性能，對于板式換熱器板間的通道較小，在換熱面中存在波紋，對于相應的光滑的管道壓力損失較大，在對相同的壓力情況下，板式換熱器也就要付出更多的動力，在板式換熱器使用的時候，對其密封性一般不能在壓力超過2.5MPa的環境中操作，介質的溫度也要受到一定的限制，一般在250攝氏度以下采用板式換熱器進行操作，這種換熱器不適宜高壓高壓工況，否則密封墊片有可能泄露。

3 換熱器管板的受力分析及其計算

3.1 換熱器管板的受力

換熱器的強度計算一般都有以下兩部分，第一就是對其進行相應的常規計算，對其換熱器的整體元件進行檢查，在這種情況下一般容器設計都是相同的;第二就是換熱器對特有的板管強度計算，其中也就包括管板的厚度和外殼的彎曲進行分析，還要對其拉膠情況進行分析，例如換熱采用的膨脹脫節，對這些就要進行相應的膨脹節的計算。在對不同的模型進行分析的結果也是不相同的，很多計算結果差異很大，不同的標準規范的計算公式也不同。對其將管板視為承受均勻的強度的實心平板，我們也就要考慮各種負荷原因的作用和材料的分析，需要按照傳統的理論來進行設計處理，使用的受力平衡和相關的協調方程來求解管板厚度和應力，這是我們還要考慮換熱器本身的開孔消弱、材料消弱和剛度消弱，計算具有一定的經驗性。

3.2 換熱器管板的計算

ASME管板的最小厚度：ASME與UHX對于所有型式的換熱器管板均不給出直接的最小管板厚度，這也是用戶在對管板應用的時候確定相應的初值，通過不同的計算方式對其管道進行不同的確定，在對沒有開孔的管板部分不進行考慮，管板與殼層的筒體、管層筒體的連接性，也就是相應的比值數，如果不考慮相應的筒體殼層，對其系數的約束也就沒有有一定的確定值，對其管板也就會一定程度消弱，也就會存在相互消弱的情況。固定管板在相應的設計中很大程度上受到影響，導致管道出現彎曲的形象。對于浮頭換熱器管板，ASME簡化了當量應力的計算Pe（Xa）=Ps-Pt，同樣TEMA也不考慮管束對管板的作用。

設計人員在對管式換熱器進行使用的過程中，對其每一種計算方式都要進行確定，對其管板的連續性換熱管板進行鏈接荷載，同時又是僅僅計算壓力的工作情況在換熱器中進行有效的鏈接荷載，換熱管與管板之間的鏈接也就是在滿足熱量傳輸的過程中進行，更好的對其換熱器的性能進行全面分析，要對所有的工況均應計算換熱管與管板之間的連接載荷，并與不同工況下的許用值進行比較。

4 結束語

在對換熱器的性能進行分析的時候，我們要通過新型技術對其換熱器的實際運用進行全面的分析，在工程中對換熱器進行相應的有效選擇，提高換熱器的使用效率，更好的提高換熱器的節能效果。

參考文獻：

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