刘方明
陕西能源电力运营有限公司渭河项目部
陕西省 西安市 712038
摘要：化工生产作为一项连续性过程,其化学反应的进行大多处于非常温状态下,因此需借助各种形式的换热器提高反应介质的温度促进化学反应的进行,或是加入冷却介质导出反应余热以便他用.由于换热器的使用过程大多处于腐蚀介质中,因此常因介质腐蚀作用与内部结垢现象导致使用寿命缩短和换热效率降低,增大了资金投入与钢材消耗.基于此,本文以化工生产换热器为研究对象,以提高换热效率为研究目的,以实现能源节约为研究意义,就此展开论述,具有一定参考性,以盼读者借鉴学习。
关键词：换热器；换热效率；提高方法
引言
提高换热器的效率主要是指提高换热器的传热系数,只有在高传热系数前提下,进一步减小换热温差才是经济的.而温差越小,回收热量就越多,有效能损失也越少,因此,努力减小传热过程阻力、提高传热系数是一条重要的节能途径.我们通过:1.提高对数平均温差;2.进出口管位置的确定;3.提高传热效率;4.提高换热器传热系数,这四个方面阐述如何提高换热器的换热效率.
1换热器的分类与应用
换热器是一种将热流体的能量传递给冷流体，来达到一定工艺要求的设备装置，通常也称为热交换器。我国上个世纪60年代研制出第一台管壳式换热器，而后接连又研制出板式换热器、螺旋板式换热器，标志着我国完全可自主研制符合世界制造标准的换热器。目前，我国换热器已经得到了长足的发展，因为其节能环保的优势，得到各个行业的重视，主要应用在石油化工、电力、冶金等行业中。换热器根据介质、压力等不同，具有很多种分类方法，但最常用的分类主要包括间壁式换热器、混合式换热器和蓄能式换热器。
1.1间壁式换热器是最常用的一种换热器，其工作原理是通过分隔冷热两种液体，使其通过间壁进行热交换，主要应用在石油化工行业。这种换热器结构简单，造价低廉，性能稳定，传热面积大，清洗维护方便，因此应用非常广泛。间壁式换热器可制造成多种形式，最常用的就是管壳式的，还有U型管式的和浮头式的换热设备。
1.2混合式换热器也可称为直接接触式换热器，其工作原理是将两种互不溶解的液体或气体和液体混合，在一个容器里，互相传递热量的装置。混合式换热器结构简单，操作方便，维护保养容易，适用于两种介质能够混合在一起的情况，同时需要设置分离装置。
1.3蓄能式换热器的特点是适用于高温的工况，一般超过1300℃的情况下，是设计人员的首选。蓄能式换热器的工作原理是在设备内部装上可以储存能量的填充物，然后冷热两种液体交替的与这种填充物接触，在这个过程中，实现液体热量的传递。
2提高换热器换热效率的方法
2.1影响换热器换热效率的因素。由于以上计算过程都是以间壁式换热器来计算的，因此这里说的影响因素也是针对间壁式换热器的，其他类型的换热器可参考实际情况，计算换热效率以及分析总结影响因素。因此，分析影响换热器换热效率的因素应从这几个方面着手。从实际应用得知，影响换热器换热效率的因素还有换热器的板材、管材材料、壁厚、进出口的设置、焊接形式的选择、壳程以及导流管设置等等，这些结构的影响主要集中在设计阶段。
2.2提高换热器换热效率的方法。换热效率是评价换热器应用的最主要指标，也是设计换热器过程中考虑的最主要因素。设计时，要根据工况和换热器特点选择合适的换热器类型，充分考虑影响换热效率的因素，通过计算，设计出合理的换热器。
为了能够提高换热器的传热系数，人们进行了大量的研究，最终可以从以下三个方面进行，一是提高板片表面的传热系数。在这方面人们发现，板片波纹的几何结构形状不同，可以获得不同的表面传热系数。经过研究和试验，板面截面断面为三角形或人字形时，具有较高的热传热系数，并且压降减小，介质流速增加。二是降低换热器板片污垢层。研究发现，污垢层的厚度直接影响板片的传热系数，应该时刻监测换热器冷热管的水质，防止水质中的杂物附着在换热管管壁上，不得人为在冷热两侧添加任何粘稠物，以防粘稠物黏贴在管壁上，一方面影响流速，一方面降低热传递效率。必要时可在进出口两端采用过滤器。三是板片材料的选择。设计时选用的板片材料最好选用热传导率高的板片。随着我国新材料、新技术的发展，越来越多的新材料应用到热交换器中，经过对比发现，铜及铜合金的导热系数要好于铝及铝合金、铁基合金，但不是说所有的板式换热器都要应用铜管或者铜板作为导热材料，还要根据具体工况、流体介质以及成本综合考虑。目前，石墨换热器也得到了广泛的应用，主要是因为其具有耐腐蚀性、高导热性、耐高温、耐热冲击、线膨胀系数小、表面不易结垢、加工性能好等特点，主要应用于强酸、强碱、各种盐溶液以及大部分有机溶液等化工行业，其独特的特点，受到制造行业和应用行业的广泛认可。
3换热器的维护与保养
设备的维护与保养是企业生产的重要环节，国内由于设备保养不善导致的安全生产事故屡见不鲜。任何设备都应该列在维护和保养范围内，尤其是像换热器这种特种设备，要更加严格的制定维护与保养的计划，并严格按计划实施。
日常工作中要时刻检测换热器的运行情况，有条件的企业，要适时智能监控，发现问题及时解决，换热器除了日常的点检外，还要进行以下操作，一是清洗，上文提到管壁污垢导致换热系数降低，所以定期清洗换热器内壁对换热器的换热效率有极大改观，但选择洗液最为关键，要根据流体的性质，必要时要分析污垢的成分，科学的选择洗液。清洗的方法有人工清洗法、反冲洗法和在线清洗法。二是振动，如果监测时发现换热器有振动现象，一般情况是输送介质的频率或外管道的频率产生共振现象，这时，要改变流体的流速，同时就改变了介质的频率，同时也可测定外部管道的频率，改变流动状态，通过这亮相措施，基本可以消除振动。
结语
当前，换热器在各行业的基础作用越来越重要，在节能减排、建设资源节约型、环境友好型社会的大背景下，选择高换热效率的换热器对各应用企业至关重要。在换热器的行业发展过程中，一方面生产与应用企业应研究提高换热器效率的理论和方法，另一方面生产企业应加大研发力度，将新型材料、新技术应用到设计生产中。另外，换热器的设计生产要形成系列化与规范化，我国GB/T151-2014标准中有详细的关于管壳式热交换器的设计和说明，可以指导我国换热器行业的有序发展。
参考文献
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