換熱器的研究發展現狀

O 高廣超 張鑫 李超

（中國石油天然氣集團大慶煉化公司 黑龍江 163000）

換熱器的研究發展現狀

O 高廣超 張鑫 李超

（中國石油天然氣集團大慶煉化公司 黑龍江 163000）

隨著現代工業的快速發展，在保護生態環境下的能源緊缺問題逼迫著人們尋找新能源的開發，換熱器是一種重要的在不同溫度的的不同介質之間實現熱量交換的設備，在世界能源危機不斷加劇的情形下，換熱器的強化傳熱技術備受關注，大量的相關研究也是層出不窮，都在努力解決能源短缺問題。換熱器在化工、動力、原子能方面的應用不僅節約了能源，保護了生態環境，更是大大地降低了成本，為企業爭取到了更多的利潤。本研究主要介紹了我國換熱器的現狀，包括換熱器的基本概念、工作原理、維修清理中的注意事項、分類、發展難題等等，旨在提高我國換熱器的進一步發展，為我國的能源問題更好解決出一份力。

換熱器；發展現狀；技術進展

前言

換熱器又稱熱交換器，是將熱流體的部分熱量傳遞給冷流體的設備，實現熱量的傳遞。熱換器在工業領域應用廣泛，在食品、化工、石油、制藥、機械等領域都有涉及。換熱器存在的形式既可以是一種單位設備，如加熱器、冷卻器等，也可以不是獨立存在的，比如是某一工藝設備的組成部分。熱換器的不斷更新發展不僅是熱換器行業自身的發展，更是為使用熱換器的各個工業行業的能源問題的解決提供好的途徑。現在換熱器生產企業眾多，產品科技含量不斷提升，企業創新能力不斷加強，核心競爭力不斷提高，為工業經濟發展起到了帶頭作用。但是目前仍然有許多問題在制約著換熱器的發展，即使這樣也要迎難而上，破解難題，建立更知名的可信耐的換熱器品牌，創新發展化熱器技術。

一、熱換器的工作原理及維修清理

1.工作原理

換熱器按照傳熱原理可以分為表面式換熱器、蓄熱式換熱器、流體連接間接式換熱器、直接接觸式換熱器。但總的來說，換熱器就是遵循了熱平衡的原理，簡而言之就是把高溫物體的熱量傳送給低溫物體。在傳熱工程中，其內部有兩個管道回路，一個是熱源溫度高，另一個溫度低是被加熱源，通過熱源將熱量傳輸給被加熱源來提高被加熱源的溫度。而且在加熱源之前有個調節閥用來控制被加熱源的溫度，用調節閥來控制所需的熱量的程度和時間點等。

2.維修清理注意事項

“十一五”以來，我國在大型煉油、大型煤化工、大乙烯等項目的建設中投資力度加大，規模也越來越大，換熱器的應用也越來越廣。換熱器長期的使用中難免會需要清洗和出現問題需要維修等，這樣可以延長換熱器的使用壽命，減少企業的成本。但是在換熱器的維修和清理中有許多的注意事項，不嚴格按照注意事項可能導致換熱器的損壞，增加企業的成本。在維修或者清理之前要注意先把設備系統隔離并且將換熱器里面的水排出。在使用清潔劑之前先用高水壓將管道內的藻類、可見顆粒物排出。注意在連接導管、輸送泵之前要保持系統關閉，防止外界物質進入。在進水口、出水口、交換器、隔離閥都連接上球閥，連接導管，讓清潔劑從換熱器底部進入，上部流出，不斷循環以保證雜志溶解。清潔劑還要注意不斷檢測其PH值保持在2—3，持續三十分鐘后即可沖洗，沖洗要注意反復沖洗直到PH值呈中性時方可。在清洗完后正式開機運行之前進行打壓測試，檢測是否在清洗中損壞系統。如果有損壞，要立即運用高分子材料進行修補，以此來延長換熱器的使用壽命，節約資源，高效利用。后期保養也要格外注意，采用高品質的保養方式和保養材料，定期按時也很重要，做到有序的管理，科學使用保養。

二、典型的熱換器類型

1.管式換熱器

管式換熱器主要分為套管式換熱器和管殼式換熱器。套管式換熱器如字面意思，是將直徑不同的管進行同心套接，然后將多個元件用u型彎管連接而成的。而管殼式換熱器是由殼體、折流板等部分組成，管束安裝在殼體內部，再把一端或者兩端固定在管板上面。而管板與管箱的連接方式也多種多樣了，可以焊接也可以用螺栓，但是連接處的檢測就需要格外嚴格了，要充分保障連接處無縫隙，質量確保。套管式換熱器運用范圍主要是用于傳熱面積需求不大的地方，只能小范圍運用，主要是小空間的建筑室內。因為他的占地面積較大，管與管連接所用的接頭過多，發生泄漏的可能性也隨之增大，如果工程量過大就會使得發生泄漏的可能性也隨之增大，后期的危險性大，承擔過大風險造成不必要的費用。所用材料多，物質流動的阻力也增大，加熱的效率降低，而且能覆蓋的面積也減少了。但是它的優點是組合方式簡單易懂，損壞后無需專人也能大概看懂問題所在，所需的專業知識少。維修清洗便捷，適合高溫、高壓的流體物質使用。管殼式換熱器依靠其結構簡易、安全性能高、承受高溫高壓能力強等優良性能，所以在目前的大多數工業工程中使用比例大。管殼式換熱器按照不同的分類標準可以分為不同的種類。根據其結構不同可以分為固定管板式換熱器、浮頭式換熱器、U型管式換熱器等等。

2.板面式換熱器

板面式換熱器顧名思義就是通過板面進行換熱的換熱器。板面一般不是平滑的表面，是有凹凸不平的紋路，流體通過板面時造成擾動提高熱效率。板面式換熱器的優點是占地面積較小，能省下更大的空間，也會對室內的美觀減少影響。相比于管殼式換熱器，板面式質量更輕，所用的材料更少，而且凹凸不平的版面使得傳熱效率更高。由于其結構特點，使得流體能在較低的速度下就到達端流狀態，加強了傳熱，節省了不少時間，提高效率。但是板式換熱器流道狹窄，處理量小，流動阻力大，承受高壓高溫效果也較差的缺點。板面式換熱器形式多種多樣，可分為板式換熱器、板殼式換熱器、螺旋板式換熱器傘板式換熱器等等。螺旋式換熱器由于其螺旋狀的外形，能促使流體隨螺旋狀自動流動，易于沖刷，不易結垢。

三、換熱器產業面臨的問題以及未來發展趨勢

1.面臨的問題

中國換熱器產業起步較晚，上個世紀五六十年代才起步，在技術上和經驗上與起步更早的許多先進國家相比難免有不足。衡量換熱器是否具備先進性、合理性、可靠性等特點要考察傳熱器的傳熱效率、流體阻力、材料用量、成本、強度、壽命等。要提升這些方面的技術問題，多多借鑒國外的先進技術。污垢問題一直是困擾熱阻參數測驗的難點，系統使用時間一長難免產生污垢問題，在國內主要采用物理和化學兩種方法去污，但是在物理和化學的除污垢方式有很多的有待改進之處。所以在去除污垢上的研究還需要大力投入，還有借鑒國外關于污垢臨界值測定等技術，設定好處污垢的統一標準，有標準可以參考。還有在高溫高壓環境下，怎樣提高材料的承受力，增長其使用期限，減少材料變形的可能性也是我們一直要探究的問題。還有在管材連接、焊接上所使用的材料、結構與國外相比都有極大的提升空間，密封性良好才能保證換熱器的正常運行，減少泄露的可能性。在管殼式換熱器中還要增強對管束防震功效的關注，當流體穿過管道時引起的振動，受到卡門旋渦的影響，可能導致管束震動，造成一定的經濟損失。

2.未來發展趨勢

未來工業生產上對換熱器的要求是：傳熱效率高、流體阻力?。粡姸?、剛度、穩定性都要足夠；結構合理，節省材料，成本較低；制造、裝拆、檢修方便等。產品高效化、節能化、大型化都將是換熱器產業發展的方向。國家要大力建設節約型環保社會，這一方面將促進換熱器產業的高速發展，國家提供足夠的支持力度，刺激換熱器行業的積極性。另一方面也將引領產業向高效、環保、節能方面發展。2013年，國務院頒布了《能源發展的“十二五”規劃》，規劃中的條例表明了基于石油、化工等行業的需求將穩定增長。市場的廣闊需求和國家的大力支持都推動著換熱器產業在技術上的革新和在品種上的多樣化趨勢。國家的資金和政策支持引領更多的人才投入和精力投入，必然推動換熱器行業的創新發展。

四、總結

隨著經濟發展，工業化進程加快，能源短缺問題成為世界性難題，新能源的開發、節能環保都成為世界共同關注的話題。近年來，國內換熱器行業在節能增效、提高傳熱效率、降低降壓方面都取得了顯著的成績。但是在技術上，與國外的換熱器相比依然有很多難題需要去克服。我國在換熱、散熱、冷卻設備上都是強大的重要的市場，市場需求量大?；趪艺叩闹С趾褪袌鋈找嬖鲩L的需求量，我國換熱器產業具有一個很好的前景，是蓬勃發展的朝陽企業。

[1]祝銀海,厲彥忠.板翅式換熱器翅片通道中流體流動與傳熱的算流體力學模擬[J].化工學報,2006,57(5):1102-1106.

[2]陳永東，陳學東.LNG成套裝置換熱器關鍵技術分析[J].天然氣工業，2010，30(1)：96-100.

[3]陳永東，周兵，程沛.LNG工廠換熱技術的研究進展[J].天然氣工業，2012，32(10)：80-85.

The Research and Development Status of Heat Exchanger

Gao Guangchao,Zhang Xin, Li Chao
（DaQing Refining & Chemical Company of CPNC,Heilongjiang,163000）

With the rapid development of modern industry, the problem of energy shortage under the protection of ecological environment drives people to seek out the exploitation of new energy. Heat exchanger is one important kind of heat exchange equipment for heat exchage among different medias in different temperature, and in the case of the aggravation of world energy crisis, the strengthening heat exchanging technology of heat transfer has attracted much attention, furthermore,a large number of related researches also emerge endlessly, which are aiming at solving the problem of energy shortage.The application of Heat exchanger in chemical industry, power, and atomic energy has not only save energy and protect the ecological environment, but also greatly reduce the cost and bring much more benefit to enterprises.This study mainly introduces the present situation of Cheat exchanger in our country,which includes the basic concept, working principle and announcements,classification and development problems etc.in the maintenance and cleaning of the heat exchanger, in order to improve the further development of heat exchanger in our country and provide help for the better solving of our country's energy problems.

heat exchanger；development status；technical progress

T

A

高廣超（1986～），男，大慶煉化公司一套A R G G車間，研究方向：設備制造及控制。張鑫（1988～），男，大慶煉化公司異構脫蠟車間，研究方向：設備制造及控制。李超（1988～），男，大慶煉化公司一套A R G G車間，研究方向：設備制造及控制。