换热器最新换热技术
换热器在工、农业的各领域应用十分广泛，在日常生活中传热设备也随处可见，是不可缺少的工艺设备之一。因此换热设备的研究备受世界各国政府及研究机构的高度重视，在全世界第一次能源危机爆发以来，各国都在下大力量寻找新的能源及在节约能源上研究新途径。在研究投入大、人力资源配备足的情况下，一批具有代表性的高效换热器和强化传热元件诞生。随着研究的深入，工业应用取得了令人瞩目的成果，得到了大量的回报，如板翅式换热器、大型板壳式换热器和强化沸腾的表面多孔管、T形翅片管、强化冷凝的螺纹管、锯齿管等都得到了国际传热界专家的首肯，社会效益非常显著，大大缓解了能源的紧张状况。
换热器的种类繁多，有多种分类方法。
一、按原理分类：
1、直接接触式换热器
这类换热器的主要工作原理是两种介质经接触而相互传递热量，实现传热，接触面积直接影响到传热量，这类换热器的介质通常一种是气体，另一种为液体，主要是以塔设备为主体的传热设备，但通常又涉及传质，故很难区分与塔器的关系，通常归口为塔式设备，电厂用凉水塔为最典型的直接接触式换热器。
2、蓄能式换热器(简称蓄能器)，这类换热器用量极少，原理是热介质先通过加热固体物质达到一定温度后，冷介质再通过固体物质被加热，使之到达传热量的目的。
3、间壁式换热器
这类换热器用量非常大，占总量的99%以上，原理是热介质通过金属或非金属将热量传递给冷介质，这类换热器我们通常称为管壳式、板式、板翅式或板壳式换热器。
二、按传热种类分类
1、无相变传热
一般分为加热器和冷却器。
2、有相变传热
一般分为冷凝器和重沸器。重沸器又分为釜式重沸器、虹吸式重沸器、再沸器、蒸发器、蒸汽发生器、废热锅炉。
三、按传热元件分类
1、管式传热元件：
(1)浮头式换热器
(2)固定管板式换热器
(3)填料函式换热器
(4)U型管式换热器
(5)蛇管式换热器
(6)双壳程换热器
(7)单套管换热器
(8)多套管换热器
(9)外导流筒换热器
(10)折流杆式换热器
(11)热管式换热器
(12)插管式换热器
(13)滑动管板式换热器
2、板式传热元件
(1)螺旋板换热器
(2)板式换热器
(3)板翅式换热器
(4)板壳式换热器
(5)板式蒸发器
(6)板式冷凝器
(7)印刷电路板板换热器
四、非金属材料换热器分类
(1)石墨换热器
(2)氟塑料换热器
(3)陶瓷纤维复合材料换热器
(4)玻璃钢换热器
五、空冷式换热器分类
(1)干式空冷器
(2)湿式空冷器
(3)干湿联合空冷器
(4)电站空冷器
(5)表面蒸发式空冷器
(6)板式空冷器
(7)能量回收空冷器
(8)自然对流空冷器
(9)高压空冷器
(10)穿孔板换热器
六、按强化传热元件分类
(1)螺纹管换热器
(2)波纹管换热器
(3)异型管换热器
(4)表面多孔管换热器
(5)螺旋扁管换热器
(6)螺旋槽管板换热器
(7)环槽管换热器
(8)纵槽管换热器
(9)螺旋绕管式换热器
(11)T型翅片管换热器
(12)新结构高效换热器
(13)内插物换热器
(14)锯齿管换热器
目前，在换热设备中，使用量最大的是管壳式换热器。管壳式换热器按用途分为无相变传热的换热器和有相变传热的冷凝器和重沸器。
随着环境保护要求的提高，近年来加氢装置的需求越来越多，如加氢裂化，
煤油加氢，汽油、柴油加氢和润滑油加氢装置等建设量增加，所需的高温、高压换热器数量随之加大。螺纹锁紧环换热器、密封环换热器、金属垫圈式换热器、密封盖板式换热器技术发展越来越快，不仅在承温、承压上满足装置运行要求，而且在传热与动力消耗上发展较快，同时亦适用于乙烯裂解、化肥中合成氨、聚合和天然气等场合，可满足承压高达35MPa,承温达700℃的使用要求。在这些场合，换热器占有的投资占50%以上。在500-1200℃燃气、合成气、烟气使用的石油、化工、乙烯、原子能、航天、化肥等领域使用的换热器主要是用特殊材料制造的废热锅炉，各种结构和用途的废热锅炉的应用回收了大量的热能。如温度高550-780℃炼油装置燃气系统，450-1200℃的航天发动机燃气系统，
680-1100℃化肥中合成气系统，650-900℃乙烯裂解气系统都采用具有特殊结构的一种管壳式换热器。
进入20世纪如年代以来，随着装置大型化的发展要求，大型换热器的使用需求增加，乙烯换热器就是一个例子：换热器直径达2.4m，炼油重整装置进料换热器直径达2.4m，重量达120t，传热面积已达3300m2，高度达30m。如何提高传热效率，减少振动损失，是两项十分重要的课题。大型化使得换热面积要达到5000m2，国外已达到8000m2，这样大面积的换热器制造难度大，使用要求高，安装难度更大。如何解决大型化的难题，经过20年的努力，在传热技术上国内已研制成功的双壳程换热器、大型板壳式换热器，具有强化传热的高效换热器，有效地解决了传热效率低的问题；折流杆换热器的应用有效地克服了管束的振动，延长了管子的寿命，解决了振动损坏，提高了工艺性能，降低了动力消耗，且宜用于较脏的场合。
板翅式换热器的发展，使换热器的效率提高到新的水平，结构更紧凑。这种
换热器的采用，满足了飞机发动机中间冷却和内燃机车发动机、汽车发动机冷却的需要。由于具有体积小、重量轻、效率高、可处理两种以上介质的优点，这种换热器迅速在石油化工、乙烯装置中得到推广应用。在低温场合（-185℃的氮气冷却、-177℃液态空气冷却、-130-150℃的乙烯冷却、-165℃的天然气冷却和空分装置的冷却），采用板翅式换热器可减小体积5-15倍，节约重量20-30倍以上。随着铝及铝合金钎焊技术的日趋发展，应用场合及范围将越来越广泛。
新型高效、紧凑式换热器的另一个结构形式——板式换热器及板壳式换热器的应用亦不断得到拓展，由于城市集中供热的需求，越来越多的板式换热器得到使用，节省了占地面积，节约了金属耗量。随着城市中集中供热规模越来越大，面积小于1000m2,使用温度小于200℃压力小于2.0MPa的板式换热器已不能适
应工况的需要。如山西某城市供热系统200MW的场合，换热面积单台需要3600m2，这无疑需要大型板壳式换热器，单板面积可达12m2（板式换热器单板面积国外2.4m2，国内1.8m2），单台传热面积可达5000m2，板壳式换热器承温可达700℃，承压可达20MPa。用板壳式换热器取代管壳式换热器，重量可节省1倍左右，占地面积可节省60%,多回收热量可达总热负荷10%以上，节省设备长度近2倍，节约投资10%左右。单套60万吨/年重整装置的立式换热器采用管壳式换热器，换热面积约需3350m2，重量125t，高度30m。而采用板壳式换热器，换热面积约需1800m2，重量55t，高度13m，每年可节省燃料油600t，节省操作费用125万元。国产第一台350m2板壳式换热器，已在中国石油克拉玛依分公司运行1年零2个月；国产3000m2板壳式换热器亦即将在中国石油乌鲁木齐石化分公司40万吨/年重整装置中应用，结束了我国大型板壳式换热器依赖进口的局面，这一领域技术已达到国际先进水平。
螺旋板式换热器目前在石油、化工、冶金、电力中的应用较普遍，结构上已开发出可拆和不可拆两种。作为紧凑式换热器品种之一，它的主要优点是：占地面积较小，安装方便。材料主要有碳钢、不锈钢、钛及其合金，主要用于设计压力小于2.5MPa ，温度小于300℃的中、低温位的冷却，化工装置中采用较多，食品、医药中较于净的介质多使用这种换热器。如山东铝厂使用6台90m 2的螺旋板换热器取代列管式换热器，节省传热面积390m 2，节省钢材55t ，节省占地面积2倍，使用温度小于200℃。但螺旋板换热器在有应力腐蚀的场合应慎重使用。
随着人民生活水平的提高，牛奶、果汁、明胶用量越来越大，大型多效板式蒸发器的开发适应了食品加工业的发展。板式蒸发器国内技术已达到国际先进水平，板间大量蒸发降温既要满足杀菌作用，同时要达到浓缩和保证蛋白质的营养。它的板片形状较为特殊，结构上与普通板式换热器不同，带有很大的蒸发空间，单台面积可达50m 2，可处理20t/h 的牛奶、果汁等介质。
在化肥、天然气液化、乙烯、煤气化装置中，螺旋绕管式换热器开发于70年代，应用于制氧等低温过程中。螺纹统管式换热器结构是芯筒与外筒之间的空间内将传热管接螺旋线形状交替缠绕而成，属盘管换热器之列。相邻两层螺旋状传热的螺旋方向相反，一般分为单层和多层，可同时处理两种以上介质。传热管管程一般采用812φφ-的传热管，所以传热面积相对较大，结构紧凑，可达100-170m 2。该换热器承压≤2.2MPa ，有自行补偿热膨胀性能，单台传热面积可达25000m 2。由于管径较小，在用于结垢较重的场合易发生堵塞现象，而且无法机械清洗。
在氯碱行业及化工行业中强酸、强碱的强腐蚀场合较多，为了有效解决强腐蚀的问题，近年来研制成功的列管式石墨换热器、板式石墨换热器、玻璃钢换热
器。氟塑料换热器、陶瓷纤维复合换热器等非金属换热器已在耐温、耐压上有所突破，在上述工业装置中得到推广使用。可处理的介质有盐酸、硫酸、醋酸和磷酸等强腐蚀介质，其传热面积最大可达1000m 2，使用温度可达800℃以内，重量节约2倍，耐压可达2.0Mpa ，占地面积节省1/3-1/4。
在低温余热回收系统，热管的应用带来了巨大的社会效率，在烟气余热回收系统，国内普遍采用热管来回收低温热源，达到节能的目的。目前开发的无机热管不仅在工业装置中应用，而且适用于家庭热水系统，既方便又节约能源。热管主要是利用小的表面积来传递较大的热量，是20世纪60年代中期发展起来的传热元件。国外50年代进入民用工业，具有效率高、压降低、结构紧凑等优点。如某厂在一座4
19010/kcal h ?加热炉回收余热，烟气从399℃降到168℃，使空气温度提高230℃，每小时回收余热42.510kcal ?，使加热炉燃料减少15%，获得显著的经济效益。
由于我国目前油田多进入中、后期开采，原油中盐、硫含量升高，常减压装置常压塔及减压塔顶的腐蚀越来越严重。在这些场合，碳钢换热器的寿命仅为4-18个月左右，防腐已从单纯的涂层发展到采用钛材料的防腐，使钛换热器已从原来化工装置的应发展到炼油装置。国内早期用于炼油常压塔顶的是齐鲁石化公司炼油厂，目前国内数炼厂已在此场合应用钛换热器来提高换热器的寿命，一般寿命可达5-10年左右，长周期运行起到了重大作用。钽和锆换热器近年来发展也较为迅速，在化工工业中到应用。虽然这些稀有金属价格昂贵，但由于具有特殊的优良性能如耐温、耐蚀等而用较广，现已开始制定担和锭压力容器的行业标准，在化工深加工装置中将得到进一步的应用。
防腐涂层换热器的发展也较为迅速，从20世纪80年代中期投资低、防腐效
果好的847防腐涂料开始，发展到90年代的901，不仅在冷却水系统成功防腐，而且还具有抗垢性能，Ni-p 非金属化学镀层在60℃以下海水和氯离子的防腐方面也起到了重要的作用，在110℃以下对硫的防腐也发挥了较大的作用，不仅防腐而且起到了耐冲蚀、耐磨作用。
随着全球水资源日益紧张，空冷式换热器已在石油、化工、冶金、核能、电力行业得到大量的应用。空冷式换热器利用空气作为冷却介质，替代了循环水系统对环境的污染，节能效果非常明显。常用的空冷式换热器有干式空冷器和湿式空冷器，干式空冷器介质温度一般可冷却到高于环境温度15-20℃，湿空冷介质温度一般可冷却到高于环境温度5-10℃，90 年代中期以后国内兰州石油机械研究所针对全球气温变暖，环境温度增高，常规空气冷却能力下降的现实，根据凉水塔的原理，开发了表面蒸发式空冷器用于炼油、化工、乙烯、天然气、冶金装置中，可使介质温度冷却至高于环境湿球温度,5℃，既节省占地面积1/2，又节省操作费用67%，目前已在工业中大量推广使用，一年内收回全部投资。
新世纪开始后，代表国际领先技术水平的板式空冷器研制成功，它结构紧凑、占地面积小（仅为1/4）、重量轻（仅为1/3）、换热面积大（单台3*3，可达860m2）、压降低（用于减顶空冷压降3.3mmHg、投资低（可节省10%），将在工业装置中起到巨大的作用。
近年来国内在节能、增效等方面改进换热器性能，在提高传热效率，减少传热面积，降低压降，提高装置热强度等方面的研究取得了显著成绩，且随着工业装置的大型化和高效率化, 换热器也趋于大型化, 并向低温差设计和低压力损失设计的方向发展。近几年着重提出了一下几种新型换热器。
1.气动喷涂翅片管换热器
俄罗斯提出了一种先进方法, 即气动喷涂法, 来提高翅片化表面的性能。其实质是采用高速的冷的或稍微加温的含微粒的流体给翅片表面喷镀粉末粒子。用该方法不仅可喷涂金属还能金属陶瓷混合物,从而得到各种不同性能的表面。通常在实践中翅片底面的接触阻力是限制管子加装翅片的因素之一。为了评估翅片管换热器元件进行了试验研究。试验是采用在翅片表面喷涂AC - 铝, 并添加了24A 白色电炉氧化铝。将试验所得数据加以整理, 便可评估翅片底面的接触阻力。将研究的翅片的效率与计算数据进行比较, 得出的结论是: 气动喷涂翅片的底面的接触阻力对效率无实质性影响。为了证实这一点, 又对管子与翅片的过渡区进行了金相结构分析。对过渡区试片的分析表明, 连接边界的整个长度上无不严密性的微裂纹。所以, 气动喷涂法促进表面与基本相互作用的分支边界的形成, 能促进粉末粒子向基体的渗透, 这就说明了附着强度高, 有物理接触和金属链形成。因而, 气动喷涂法不但可用于成型, 还可用来将按普通方法制造的翅片固定在热换器管子的表面上, 也可用来对普通翅片的底面进行补充加固。可以预计, 气动喷涂法在紧凑高效的换热器生产中将会得到广泛应用。
2.焊接式板式换热器
用焊接结构替代橡胶垫密封, 全焊式和半焊式板式换热器的出现, 消除了由于垫片材料耐温、耐腐蚀、耐压方面的限制。对于腐蚀介质使用板式换热器, 近年来得到很大发展。德国与日本合作的千代田混合焊接板式换热器, 操作压力可从真空到6, 操作温度200℃～900℃, 单台换热面积F 为3m2～2 000m2。可用于气- 气、气- 液、液- 液的换热和蒸气的冷凝。
美国VICARB 公司在1989 年开发COMPBLOC焊接式板式换热器, 是一种紧凑、高效、具有专利技术的换热器。如图1 所示, 这种换热器由焊接板束、钢
框和面板等组装而成, 是一种四面体结构。板束采用精密压制、自动焊接制造, 立柱衬里采用电阻焊接, 换热器的“核心”由焊接波纹板板束、立柱衬里和顶部、底部盖板衬里组成, 螺栓连接框架由四根立柱和顶部、底部盖板以及4 个带有接管的面板组成。其耐压耐温达3. 2MPa 和300℃, 单台F 为1. 5m2～300m2, 单台板片数为25～500, 冷热介质错流排列。由于COM PA BLOC 焊接板式换热器的传热性能好且使用温度和压力较高, 所以可十分经济地用这种换热器取代在相应温度范围内使用的管壳式换热器。用于油气加工工业, 可用作原油冷却器、塔顶冷凝器等, 还可用于其他多种工业加工过程。
图1 COMPBLOC 焊接式板式换热器
3螺旋折流板换热器
螺旋折流板换热器( 图2) 是最新发展起来的一种管壳式换热器, 是由美国ABB 公司提出的。在列管换热器中, 壳程通常是一个薄弱环节。美国ABB公司提出了一种全新方案, 采用螺旋状折流板。其基本原理为: 将圆截面的特制板安装在“拟螺旋折流系统”中, 每块折流板占换热器壳程中横剖面的1/ 4, 其倾角朝
向换热器的轴线, 即与换热器轴线保持一定倾斜度。相邻折流板的周边相接, 与外圆处成连续螺旋状。每个折流板与壳程流体的流动方向成一定的角度, 使壳程流体做螺旋运动, 能减少管板与壳体之间易结垢的死角, 从而提高了换热效率。由于介质呈螺旋式流动, 在径向产生速度梯度, 形成径向湍流,彻底改变了弓形折流板换热器的流体流动方式和流场分布, 减薄了传热管表面滞流底层的厚度, 提高了传热膜系数, 消除了弓形板的传热死区, 使壳程的传热状态大为改善。此外, 螺旋折流板结构可以满足的工艺条件很宽, 设计方面具有很大的灵活性, 可针对各种特殊的工艺条件选择最佳的螺旋角。
图2 螺旋形折流板换热器和折流板配置方式
4.新型麻花管换热器
瑞典Alares 公司开发了一种扁管换热器, 通常称为麻花管换热器。螺旋扁管的制造过程包括了“压扁”与“热扭”两个工序。改进后的麻花管换热器同传统的管壳式换热器一样简单, 但改进了传热, 减少了结垢, 真正的逆流, 降低了成本, 无振动, 节省了空间, 无折流元件。由于管子结构独特使管程与壳程同时处于螺
旋运动, 促进了湍流程度。该换热器总传热系数较常规换热器高40%, 而压力降几乎相等。组装换热器时也可采用螺旋扁管与光管混合方式。该换热器严格按照ASME 标准制造, 凡是用管壳式换热器和传统装置之处均可用此种换热器取代, 它能获得普通管壳式换热器和板框式传热设备所获得的最佳值, 估计在化工、石油化工行业中具有广阔的应用前景。
5.Hitan 绕丝花环换热器
该型换热器是英国Cal Gavin Ltd 公司开发的一种新产品, 采用一种称之为Hitan mat rix element s的丝状花内插物, 可使流体在低速下产生径向位移
和螺旋流相叠加的三维复杂流动, 可提高诱发湍流和增强沿温度梯度方向上的
流体扰动, 能在不增加阻力的条件下大大提高传热系数。
图3 Hitan 换热器用内插物
内插件不仅可以促进管内流体形成湍流, 同时可以扩大传热面积, 提高传热效率。目前, 管内内插物主要是利用各种金属的条、带、片和丝等绕制或扭
曲成螺旋形, 如麻花铁、螺旋线、螺旋带及螺旋片等,或冲成带有缺口的插入带。
英国Cal Gavin 公司研制出了一种叫Heatex的内插件。这种内插件由一组延伸至管壁的圆芯体组成, 它可使管侧传热效率提高2～15倍。该公司还开发了一种叫Hit ran 的丝网内插件, 将这种内插件用于液体工况, 可使管壳式换热器
管程传热效率提高25 倍, 用于气体工况, 可使相应值提高5倍。同时, 与正常流速相比, 这种内插件使换热管的防垢能力提高8～10倍。
在电厂中，换热器的应用以管壳式和板式为主，具体形式随着新工艺、新技术、新材料的不断发展而发展。
1.对于常用的管壳式换热器，可通过改变管子外形或在管内加入插入物的方式，来强化传热，提高其效率。常用的措施有应用螺旋槽管，横纹管，管内插入物（：麻花铁、螺旋面，对于缩小换热器体积，提高换热器效率有很重要的作用。目前，已经线圈、螺旋带、螺旋片、扭带和静态混合器等），翅片管，低肋管，波纹管等替代原有的光管。低肋管是开发较早的换热器之一, 主要应用于强化沸腾传热, 不仅换热系数较高, 而且能有效地扩大传热面积。光滑管的传热面积只是低肋管的38% 。螺纹管是一种由钢管经过环向滚压轧制而成的整体低翅片管, 适应于强化对流、冷凝传热。内、外螺纹管换热器可提高传热系数, 螺纹管的总传热系数为光滑管的两倍以上, 一般在满足生产的情况下, 2 台内、外螺纹管换热器具有3 台光滑管换热器的传热能力。对于相同结构的管壳式换热器,内、外螺纹管的换热面积是光滑管的1.5-
2.5倍。波纹管是管内流道截面连续不断地突变, 造成流体即使在流速很低的情况下也始终处于高度的湍流状态, 难以形成层流, 使对流传热的主要热阻被有效克服, 管内、外传热被同时强化。波纹管传热系数很高, 一般为传统管壳式换热器的2-3倍。
2.新型的板式换热器
组波纹金属板组成,板片上装有密封垫,引导流体交替的流至各自的通道内,提高湍流程度。新型板式换热器在安阳电厂经半年的试运行,具有以下优越性：1.在传热面积相同时,新型板式换热器的体积和重量均是管壳式冷却器的1/3 左右,具有体积小、整体重量轻,外形美观,传热效果好等特点。2.由于波形板组件的特殊波纹结构,内部流体呈紊流状态,不易产生结垢和表面附着物,其传热系数不易改变,冷却效果恒定。3.结构简单,可就地拆开、组装、清洗、检修,且密封性能好,未发现漏水,漏油现象。
3..最近几年，热管式换热器在电厂中得到了很大的应用。热管是凭借充装在管内封闭的工作介质反复发生蒸发和凝结相变而进行热量传递的。热管结构上分加热段、绝缘段和冷凝段三段, 加热段与余热热源接触吸收余热, 热管工作介质不论是液态或是固态, 总是在开始工作传热时均集中在热管的加热段, 当热管的加热段一接触吸收余热热源吸热时, 热管工作介质就蒸发或升华, 并以高速度向冷却段运动, 同时将热量带到了冷却段, 传递的热量是热管工作介质的汽化潜热, 放出汽化潜热,工作介质就凝结成液态, 连续循环下去, 工作介质就不断传递热量。
热管式换热器的一种：复合相变换热器技术在燃煤锅炉上的到了应用。这种技术首次提出将换热器最低金属壁面温度定义为“第一设计要素”的理念，以及首次提出将对产生烟气低温结露和腐蚀具有关键性影响的最低壁面温度置于“可控可调状态”的创新概念。该技术的核心在于“复合”和“相变”，即通过“相变换热器”的设置，并利用不同“强化传热技术”与不同“控制技术”的合理配置，借助于优化设计，改变包括热管技术在内的一般换热器壁面温度分布的“函数”特征，在始终保证金属壁面温度处于酸露点以上以避免出现低温结露和腐蚀的同时，为大幅
度回收烟气低温余热提供了可能。复合相变换热器中的“相变段”是整个技术得以实施的核心部件之一。它将原热管换热器中相互独立的部分，通过优化设计构造成一个相互关联的结构化的整体，充分利用气（化）液（化）间“两相同向流动”、“汽液相变换热”，“工质自然循环”，将气化潜热与液化潜热交替进行，以2243kJ/kg的热容量进行高效传热。在换热平均温差20度时，与传统的烟气横掠列管换热的气气换热器的20kJ/kg·20℃换热能力相比，二者具有10 2以上数量级的传热量差别。
热管换热器在余热回收、降低能耗、节约能源、减少二氧化碳排放、改善环境等方面所带来的综合效益是巨大的。
4.折流杆式换热器
折流杆式换热器又分为板式折流杆换热器和管壳式折流杆换热器。板式换热器由一组波纹形的平行金属板构成，在板片的4个拐角处都有通道孔，传热板被夹紧在一个侧面附有连接管的固定板和活动压紧板的框架中，并用螺栓紧固夹紧。这些连接管同板上的通道孔对中，并与热交换的2 种液体的外部管路相连，传热板和活动压紧板悬挂在顶部承载梁的下面，并由底部横梁使其对准定位。传热板被紧固的垫片密封，以防止外部泄漏。流体的流量、物理性质，压降和温度差决定了板片的数目和尺寸。板式换热器的冷却水和被冷却水在波纹板的两侧对流，这些传热板的波纹斜交。由于流动方向不断变化，致使流道形状改变而引起湍流。
电站用的水－水换热器为固定管板弓形折流板管壳式换热器。在壳程设置若干块折流板，使流体在壳程反复换向横向冲刷换热管束，增大了流体的流速和湍动，从而提高了壳程的传热效果。其总传热系数K 值一般为2000 W/( m2·K) 左右。
针对普通折流杆式换热器的缺陷，广东某电力设备厂和华中科技大学合作，开发了电站外导流折流杆海水－工业水换热器，在华能汕头电厂试用成功。2004 年8月，该技术获得国家实用新型专利(专利号: ZL 02 2 71594．0)。该专利设备通过改变换热器管束、外壳及折流杆的结构，打破传统换热器利用折流板间距改变流速、控制振动及阻力来确定传热效率的技术路线，壳程流体由折流板结构的相对换热管为横流改为顺流，降低流动阻力，利用折流杆使低速流体也变成湍流来提高换热器传热效率。
在结构上，微扰流折杆换热器壳程不设置折流板，而是沿流体流动方向布置折流环。环上装置若干普通折流杆和起微扰流作用的折流杆，折流杆依次按水平和垂直方向安置，普通折流杆用以固定换热管( 见图4) 。
图4 折流杆换热器结构图
当流体顺着管束流动时，遇到普通折流杆产生扰流，遇到微扰流折流杆产生带有微振动的扰流，然后再流到下一个折流杆产生同样的扰流，如此多次扰动减薄了层流边界层，形成紊流，增强了传热。壳程进出口处设置外导流筒，使流体低速进出管束，同时把流体由横掠管束改为顺换热管流动，消灭了流动死区，充分利用了换热面积。高效节能折流杆换热器由于有高效节能微扰流折流杆的强化
传热、壳程流体相对于换热管顺流(见图5) ，故该技术换热器具有如下特性: 换热效率高，其总传热系数K 一般为2600～3500W/( m2·K) ，消灭了流动死区，基本消除了诱导振动，流动阻力大为减小，污垢也因扰流的自洁作用而不易沉积，运行换热效率稳定。不用安装海水升压泵
图5 高效节能微扰流折流杆换热器示意图
结果表明，电站外导流微扰流折流杆水－水换热器为电厂解决了传热、阻力、振动等多个难题，提高了电厂的发电效益。秦山核电310 MWe 系统设备改造是成功的，新型高效折流杆式换热器在新建核电项目推广应用，其技术将得到进一步提高，应用前景较好。
5.超声波抑垢强化换热实验研究
电厂设备中的换热器也存在不同程度的结垢问题。凝汽器长期工作，在其内壁常会形成污垢，污垢不仅增大了热阻，降低了换热效果，造成巨大的经济损失，而且更严重的是污垢的集聚会直接危害汽轮机本体的安全可靠性。
川维厂1#汽轮发电机组于2011 年3 月，在凝汽器附近的墙壁上安装超声波防除垢装置的4 台主机，主机装置采用电源为AC220 V，通过内置的主控单元、参数调测单元、匹配单元、显示单元、功放单元、遥控单元等硬件设备和软件系统来实现对超声震荡的发生、频率、振幅、脉冲周期、脉冲宽度、加速度等参数实
现实时调测和控制，产生功率一定的超声波—脉冲电信号。于2011 年11 月3 日，打开凝汽器观察，发现凝汽器管板表面较洁净，管束内壁有少量灰褐色软泥浆状物，经常压水冲洗后，灰褐色软泥浆状物可清除，冷却管端部向内300 mm 用金属刮检查未见硬垢。以下为使用超声波防除垢装置前后凝汽器内部对比照片:
结果显示，超声波除垢技术在使用效果及经济效益方面效果明显，能够达到增强
汽轮发电机组凝结器换热效果，提高机组经济性的目的，并且项目回收周期短，对环境无污染，所需消耗能耗低。
换热器最新换热技术 换热器在工、农业的各领域应用十分广泛，在日常生活中传热设备也随处可见，是不可缺少的工艺设备之一。因此换热设备的研究备受世界各国政府及研究机构的高度重视，在全世界第一次能源危机爆发以来，各国都在下大力量寻找新的能源及在节约能源上研究新途径。在研究投入大、人力资源配备足的情况下，一批具有代表性的高效换热器和强化传热元件诞生。随着研究的深入，工业应用取得了令人瞩目的成果，得到了大量的回报，如板翅式换热器、大型板壳式换热器和强化沸腾的表面多孔管、T形翅片管、强化冷凝的螺纹管、锯齿管等都得到了国际传热界专家的首肯，社会效益非常显著，大大缓解了能源的紧张状况。 换热器的种类繁多，有多种分类方法。 一、按原理分类： 1、直接接触式换热器 这类换热器的主要工作原理是两种介质经接触而相互传递热量，实现传热，接触面积直接影响到传热量，这类换热器的介质通常一种是气体，另一种为液体，主要是以塔设备为主体的传热设备，但通常又涉及传质，故很难区分与塔器的关系，通常归口为塔式设备，电厂用凉水塔为最典型的直接接触式换热器。 2、蓄能式换热器(简称蓄能器)，这类换热器用量极少，原理是热介质先通过加热固体物质达到一定温度后，冷介质再通过固体物质被加热，使之到达传热量的目的。 3、间壁式换热器
这类换热器用量非常大，占总量的99%以上，原理是热介质通过金属或非金属将热量传递给冷介质，这类换热器我们通常称为管壳式、板式、板翅式或板壳式换热器。 二、按传热种类分类 1、无相变传热 一般分为加热器和冷却器。 2、有相变传热 一般分为冷凝器和重沸器。重沸器又分为釜式重沸器、虹吸式重沸器、再沸器、蒸发器、蒸汽发生器、废热锅炉。 三、按传热元件分类 1、管式传热元件： (1)浮头式换热器 (2)固定管板式换热器 (3)填料函式换热器 (4)U型管式换热器 (5)蛇管式换热器 (6)双壳程换热器 (7)单套管换热器 (8)多套管换热器 (9)外导流筒换热器 (10)折流杆式换热器 (11)热管式换热器
1、强化传热的目的是什么？ （1）减小初设计的传热面积，以减小换热器的体积和重量；（2）提高现有换热器的能力；（3）使换热器能在较低温差下工作；（4）减少换热器的阻力，以减少换热器的动力消耗。 2、采用什么方法解决传热技术的选用问题？ （1）在给定工质温度、热负荷以及总流动阻力的条件下，先用简明方法对拟采用的强化传热技术从使换热器尺寸大小、质轻的角度进行比较。这一方法虽不全面，但分析表明，按此法进行比较得出的最佳强化传热技术一般在改变固定换热器三个主要性能参数（换热器尺寸、总阻力和热负荷）中的其他两个，再从第三个性能参数最佳角度进行比较时也是最好的。（2）分析需要强化传热处的工质流动结构、热负荷分布特点以及温度场分布工况，以定出有效的强化传热技术，使流动阻力最小而传热系数最大。（3）比较采用强化传热技术后的换热器制造工艺、安全运行工况以及经济性问题。 3、表面式换热器的强化传热途径有哪些？ （1）增大平均传热温差以强化传热；（2）增加换热面积以强化传热；（3）提高传热系数以强化传热。 4、何为有功和无功强化传热技术？包括哪些方法？ 从提高传热系数的各种强化传热技术分，则可分为有功强化传热技术和无功强化传热技术两类。前者也称主动强化传热技术、有源强化技术、后者也称为被动强化技术、无源强化技术。有功强化传热技术需要应用外部能量来达到强化传热的目的；无功传热强化技术则无需应用外部能量即能达到强化传热的目的。有功强化传热技术包括机械强化法、震动强化、静电场法和抽压法等；无功强化传热技术包括表面特殊处理法、粗糙表面法、扩展表面法、装设强化元件法、加入扰动流体法等。 5、单项流体管内强制对流换热时，层流和紊流的强化有何不同？ 当流体做层流运动时，流体沿相互平行的流线分层流动，各层流体间互不掺混，垂直于流动方向上的热量传递只能依靠流体内部的导热进行，因而换热强度较低。因此，对于强化层流流动的换热，应以改变流体的流动状态为主要手段。当流体做湍流运动时，流体的传热方式有两种：在层流底层区的热量传递主要依靠导热；而在底层以外的湍流区，除热传导以外，主要依靠流体微团的混合运动。除液态金属以外，一般流体导热率都很小，湍流换热时的主要热阻在层流地层区。因此对于强化湍流流动的换热，主要原则应是减薄层流底层的厚度。 6、管式换热器一般采用圆管还是矩形通道？为什么？ 在管子数目、工质流量及管道横截面周界均给定的情况下，圆形管道的流通截面积最大，矩形的最小，而流速恰好相反。在个管道中温度条件相同时，矩形管道能增加换热系数，但同时阻力也剧增，这就是管式换热器一般采用圆管而不用换热效果横好的矩形管道的原因。 7、采用扩张-收缩管式如何强化传热的？ 流体在扩张段中产生的强烈漩涡被流体带入收缩段时得到了有效利用，从而增强了传热。此外，在收缩段中由于流体流过收缩截面时流速增高，使流体边界层中流速也相应增高，从而也增进了传热效应。
换热器施工方案班级：安装1101班 姓名：段洪章 学号：21 1.编制依据 [1]《石油化工换热设备施工及验收规范》SH/T3532-2005 [2]《石油化工设备和管道涂料防腐蚀技术规范》SH3022-1999 [3]《管壳式换热器防腐涂层施工技术条件》70BJ013-2005 [4]《管壳式换热器》GB151-1999 [5]《石油化工施工安全技术规程》SH3505-1999 [6]《钢制卧式容器》JB/T4731-2005 2主要工程量一览表
3技术交底 施工前，技术员必须组织施工班组人员进行技术交底，未进行技术交底不准施工。技术交底必须做到交底到每个施工工人，使所有施工人员都了解施工技术和质量要求，清楚施工工艺 4施工准备 熟悉图纸，编写施工技术措施，对施工人员进行技术交底。
做好施工机具、量具、手段用料及消耗材料的准备工作。 5设备验收 1).到货设备应具备下列技术文件和资料: a.产品合格证书; b.产品技术特性表，应包括设计压力、试验压力、设计温度、工作介质、试验介质、换热面积、设备重量、设备类别及特殊要求； c.产品质量证明书，应包括下列内容： （1）主要受压元件材料的化学成分、力学性能及标准规定的复验项目的复验值；（2）无损检测及焊接质量的检查报告（包括超过两次返修的记录） （3）通球记录； （4）奥氏体不锈钢设备的晶间腐蚀试验报告（设计有要求时） （5）设备热处理报告（包括时间——温度记录曲线）； （6）外观及几何尺寸检查报告； （7）压力试验和致密性试验报告。 d.设备制造竣工图。 2).设备开箱检验应按照装箱单和竣工图清点验收下列各项:
新型高效换热器发展现状和研究方向 摘要：近年来，换热器在石油、化工、制药等领域得到了广泛的应用，在国内外能源危机严峻的今天，现代化的新工艺、新材料、新技术的发展是必然的发展趋势。强化传热技术等新技术为能源的开发和高效利用发挥重要的作用，换热器是众多行业中应用广泛的单元设备，与国外发达国家相比，我国新型换热器的开发较为落后，因此，如何将强工艺技术的研究，提升我国换热器技术水平是值得研究的问题。本文主要探讨了新型高效换热器发展现状，并对未来的发展趋势和研究方向做出了简单论述。 关键词：新型；高效换热器；现状；研究方向 上世纪七十年代的世界性能源危机为传热强化技术的发展起了重要的推动作用，多年来，高效换热器的开发和研究始终是人们关注的课题。在经济高速发展的今天，能源和环境问题日益严峻，换热器在趋于大型化的同时，向低温差设计和低压损失设计方向发展，新型高效换热器的研究和开发已经成为国内外关注的问题。 1.国内外几种新型高效换热器 1.1板式换热器 板式换热器以其轻便、小巧、效率高、易清洗等优点在食品、化工、医药等行业的应用十分广泛，随着技术的不断创新，板式换热器的结构得到了不断的改进，性能大大提高，传热系数高达3500-7500w/m2·k；换热器逐渐向单片面积大型化发展，换热面积不断增大；通过设计不同的板片波形角，扩大了板式换热器的应用范围；用于制作板片的材料多样化，许多新型材料如高铬镍合金、蒙乃尔、哈氏合金等都可用于制作板片。 1.2 Packinox换热器 Packinox换热器由法国Donges炼油厂投入运行，它属于板式换热器的一种，主要由压力容器外壳和传热板束两部分组成，其所有部件都是焊接而成但是不存在密封圈。操作过程的介质压力由Packinox换热器的容器外壳承受，板间交叉波纹顶端触点用来支撑冷热介质的压力差。换热过程中，处于湍流状态的流体在保持高的传热效率和高剪切力同时，又可以有效阻止板面上污垢的形成。 1.3螺旋折流板换热器 螺旋折流板换热器是由美国ABB公司提出并研发而成的，所用材料一般为碳钢、不锈钢、钛和钛合金等，国外螺旋折流板换热器结构多位为可拆式，我国螺旋折流板换热器多设计成不可拆式。它是在螺旋折流系统中安装圆截面的特制板，两端通道端面密封不用圆钢结构，相邻折流板周边相连接，与外圆形成连续
简析强化传热技术及一些典型的应用 论文摘要：本文阐明了强化传热技术的重要性及其发展趋势；包括强化传热的分类、强化传热的途径、强化传热的应用场合等；列举了一些强化传热的典型应用，包括表面增强型蒸发管、采用波纹换热管管内强化传热、采用超声波抗垢强化传热技术、采用螺旋槽管的强化传热技术、采用小热管的强化传热技术等。通过分析得出强化传热应注意的一些问题。 论文关键词：强化传热典型应用 由于生产和科学技术发展需要强化传热从80年代起就引起了广泛的重视和发展。表现在设计和制造各类高性能热设备，航空，航天及核聚变等尖端技术，计算机里密集布置电子元件的有效冷却。正是上述原因促使人们对强化传热进行及为广泛的研究和探讨，从80年代到现在近20多的时间里，世界各国的科学领域里，有关强化传热研究报告举不胜数。 一、强化传热技术的分类 (一）导热过程的强化 导热是热量传递的三种基本方式之一，它同样也存在着强化问题。导热是依靠物体中的质童（分子，原子，或自由电子）运动来传递能量。固体内部不同温度层之间的传热就是一种典型的导热过程，但固体之间接触存在着接触热阻，降低了能量的传递，在高热流场合下，为了尽快导出热量必须设法降低接触热阻，一般可采用以下方法： 1、提高接触面之间光洁度或增加物体间的接触压力以增加接触面积 2、在接触面之间填充导热系数较高的气体（如氦气） 3、在接触面上用电化学方法添加软金属涂层或加软技术垫片 (二）辐射换热的强化 辐射换热普遍存在于自然界和许多生产过程中，只要物体温度高于绝对零度，它就能依靠电磁波向外发射能量，所以物体之间总是存在着辐射换热，在物之间温度差别不是很大的情况下，辐射换热可以忽略，但在高温设备中辐射却是换热的主要方式。而影响辐射换热的因素主耍有：表面粗糙度，固体微粒，材料。 (三）对流换热强化 对流强化传热与流体的物理特性，流动状态，流道几何形状，有无相变发生以及传热壁面的表而状况等许多因素有关。其中对流换热的有源强化又可分为：利用机械搅动加强流体与壁面间的传热，流体脉动和传热面震动时的对流换热，电磁场作用下的对流换热，经过多孔壁有质量透过时的壁面换热。而对流换热的无源换热又可分为：管内插入物对传热的增强，涡旋流动的强化传热，添加物对流换热，流化床与埋管间的传热，射流冲击。 二、强化传热的途径 在热设备中应用强化传热技术的目的一般有：（1)增加输热量；（2)减少换热面积和缩小设备体积；（3)降低载热剂输送功率的消耗；（4)降低高温部件的温度。在表面式换热器中，单位时间内的换热量Q与冷热流体的温度差At及传热面积F成正比，即Q=KFAt，式中K为传热系数，是反映传热强弱
板式换热器技术方 案
板式换热器技术方案 京招字[ ]069号1.供货需求表 板式换热器本体及其配套零部件的供应和设备的调试及维保。具体见附表1 2.环境条件： 2.1工程位于北京市，气侯特征为：冬季干冷，夏季湿热。环境温度： 极端最高 40.6 ℃，极端最低 -27.4 ℃。 2.2介质温度≤100℃，介质重度≤1.2Kg/dm3，PH=5～9。 3、整体技术要求 3.1投标人提供的板式换热器技术参数应满足《供货需求表》要求。3.2 板式换热器生产厂家须有生产及安装同类型设备的经验，且其所生 产的设备须具有十年以上成功运行的经验。招标方在评标时有权考证。 3.3 有关设备须符合下列有关国际认可的机构/组织和中国有关政府机关 所制订的条例和规范。 3.4板式换热器的设计、制造、检验与验收应遵守GB 16409-1996《板式 换热器》和GB 151- 89的规定，同时还须遵循GB 150-89图集的要求。 3.5板式换热器为水-水热交换器。
3.6板式换热器要求板片、垫片进口，并需提供国外板片生产厂生产资 质及有关认证文件,并要求提供板片、垫片进口报关文件。并由板片原生产厂，或由板片原生产厂在中国境内设立的合资或独资企业装配及制造。 3.7整个板式热交换器包括一个由低碳钢制成的框架，经由机械加工压 铸成人字波纹形的AISIS304或AISIS316不锈钢传热板片，承托换热片的上下导杆，固定压紧板和活动压紧板组成。 3.8板片与板片之边缘和信道周围均用三元乙丙橡胶垫片(EPDM)或丁氰 橡胶(NBR)作密封。 3.9一次及二次的出／入水管接驳口须设在板式热交换器的固定压紧 板，且面对固定压紧板。 3.10每台机组须附有详细标明厂家的名称、设备的型号和编号及有关的 技术数据等资料的标志铭牌。 3.11投标方需对照设备表详细列出各机组各项参数对比表，并提供各机 组的外型尺寸。 4.零部件技术要求 4.1换热板片须为AISIS304或ANIS316不锈钢板。 4.2密封胶垫采用三元乙丙（EPDM）或丁氰橡胶(NBR )制造，在板换预 紧状态下，承压1.6MPa。 4.3在每块换热板片的旁通口周围须提供密封垫片，用以隔绝两种换热
强化传热技术研究进展 1概述 由于生产和科学技术发展的需要，强化传热技术从上世纪80年代以来获得了广泛的重视和发展。 首先，随着现代工业的迅速发展，以能源为中心的环境、生态等问题日益加剧。世界各国在寻找新能源的同时，也更加注重了节能新途径的研发。设计和制造各类高性能换热设备是经济地开发和利用能源的最重要手段，这对于动力、冶金、石油、化工、制冷及食品等工业部门有着极为重要的意义。 其次，随着航空、航天及核聚变等高顶尖技术的发展，各种设备的运行时的温度也不断升高为了保证各设备有足够长的工作寿命及在高温下安全运行，必须可靠经济的解决高温设备的冷却问题。 最后，随着计算机的迅速发展，密集布置的大功率电子元件在电子设备中的释能密度日益增加。电子元件的有效冷却，是电子设备性能和工作寿命的必要保证。 正是基于以上原因促使人们对强化换热进行了极为广泛的研究和探讨，力图从理论上解释各种强化传热技术的机理，从大量的实验资料中总结其规律性，以便在工业上加以推广应用，并发现新的更为经济实用的强化传热技术，因此近40年来在世界各国强化传热技术如雨后春笋般不断涌现出来。 20世纪80年代以来，我国经济发展迅速而能源生产的发展相对要滞后得多。面对改革开放带来的经济高速发展态势，能源供应难以满足迅速增长的需求，节能成为关系到能否可持续发展的重大问题，近年来我国也在节能领域取得了显著的成绩。1980年到2000年中国经济年平均增长9.7% 而能源消耗的年增长仅为4.6% 节能降耗年平均达5%。“九五”期间我国每万元国内生产总值GDP能耗1990年价由1995年的3.97吨标准煤下降到2000年的2.77 吨标准煤累计节约和少用能源达4.1亿吨标准煤；主要耗能产品单位能耗均有不同程度下降。按“九五”期间直接节能量计算节约的能源价值约660亿元；节约和少用能源相当于减排二氧化硫820万吨二氧化碳计1.8亿吨。当前中国在能源利用效率、能耗等方面与世界先进国家相比还存在较大差距，能源节约还有很大的潜力。 纵观强化传热技术的发展传热强化的研究自始至终有着明确的目标和广泛的应用背景表现出高速度、实用性以及不断迎接高技术发展的挑战等三个突出特点。现代科学技术的飞速发展和能源的严重短缺对传热强化不断提出新的要求，使得研究深度和广度日益扩大并向新的领域渗透和发展，甚至成为某些高新科技中的关键。随着世界能源出现短缺和人们环保意识的增强，节能已成为经济可持续发展的重大需求。我国的节能技术的应用远落后于发达国家，实用的高效强化传热技术，在工业应用中具有广阔的前景。强化传热技术在石油、化工和能源等领域的应用，将带来巨大的经济和社会效益。在未来的几十年，能源环境、微电子和生物技术等领域必将成为传热强化研究和应用的重要舞台。 2强化传热技术研究现状 Bergles在总结强化技术及其发展时，将强化换热技术划分为三代。从19世纪末开始，人们开始关注传热强化的研究，但是由于当时的工业生产水平对传热强化的要求不是很迫切，所以对于强化传热的研究基本上属于实验科学，还很不成熟，相应的传热强化技术属于第一代。从20世纪70年代石油危机开始，国际传热界加强了传热传质过程的机理研究，
钎焊板式换热器(家用小型过水热)：不用气不用电，热水时时刻刻来相伴。利用暖气的热量把自来水加热成30℃—65℃的生活用水。本设备串连到暖气管道上，不影响供暖的情况下，暖气的高温热水与自来水(绝对不混合)在本设备内部进行热量交换，自来水吸收热量，水温迅速提高变成热水。换句话说是利用暖气高温热水的热量将自来水加热，即开即热，不用等待。产热水多，水温高,与暖气热水温度的温差在5°C左右，暖气热水快速循环，提供源源不断的热量，故可实现全天候连续供应干净的热水。用于洗澡、洗菜、做饭、洗衣等，热水应有尽有。让您家的自来水冬天不再凉！ 体积迷你，外观精致，热效率高。 涡流过水通道设计的专利技术，永不结垢，“零”阻力。 食品级不锈钢材质，永不生锈，耐腐蚀。 使用寿命长，最大承压1.6MPA。 节约能源，利于环保。 单片换热面积：0.015（m2） 产品承压等级：1.5Mpa级 设计压力：1.5Mpa 测试压力：2.5Mpa 设计温度：0℃-100℃ 水侧最大流量：6m3/h 最大组装片数：100片 板片可选材料：304 最小接管尺寸：R1/2” 最大接管尺寸：R1” 钎焊板式换热器结构类型 A、单流程结构最常规的流道结构，4个接管在同一面，不宜堵塞，适合用于热源水温度较高的情况。 B、双流程结构特殊的流道结构，4个接管不在同一面，宜于安装，适用于热源水温度不高的情况。 钎焊板式换热器使用注意事项 在换热器的热源水进水口前必须加装过滤器，预防换热器的堵塞。 建议直立安装。安装时确保热源水与冷水进入换热器为对流式流动方向。 长时间不使用时应排空换热器内部的积水，预防低温结冰或高温腐蚀现象的发生。如换热器
换热器的种类 一.换热器的概念 换热器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。换热设备因其用途不同，类型繁多，性能不一，但均可归结为管壳式结构和板式结构两大类。 二.换热器的工作原理 换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，即在一个大的密闭容器内装上水或其他介质，而在容器内有管道穿过。让热水从管道内流过。由于管道内热水和容器内冷热水的温度差，会形成热交换，也就是初中物理的热平衡，高温物体的热量总是向低温物体传递，这样就把管道里水的热量交换给了容器内的冷水，换热器又称热交换器。 三.机械结构形式 换热器的分类良多，可以按传热原理、结构和用途等进行分类，按其结构分类主要有管壳式和板式两种。 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。 1、间壁式换热器的类型 a.夹套式换热器 这种换热器是在容器外壁安装夹套制成,结构简单；但其加热面受容器壁面限制,传热系数也不高.为提高传热系数且使釜内液体受热均匀,可在釜内安装搅拌器.当夹套中通入冷却水或无相变的加热剂时,亦可在夹套中设置螺旋隔板或
其它增加湍动的措施,以提高夹套一侧的给热系数.为补充传热面的不足,也可在釜内部安装蛇管.夹套式换热器广泛用于反应过程的加热和冷却。 b.沉浸式蛇管换热器 这种换热器是将金属管弯绕成各种与容器相适应的形状,并沉浸在容器内的液体中.蛇管换热器的优点是结构简单,能承受高压,可用耐腐蚀材料制造；其缺点是容器内液体湍动程度低,管外给热系数小.为提高传热系数,容器内可安装搅拌器。 c.喷淋式换热器 这种换热器是将换热管成排地固定在钢架上，热流体在管内流动,冷却水从上方喷淋装置均匀淋下,故也称喷淋式冷却器.喷淋式换热器的管外是一层湍动程度较高的液膜,管外给热系数较沉浸式增大很多.另外,这种换热器大多放置在空气流通之处,冷却水的蒸发亦带走一部分热量,可起到降低冷却水温度,增大传热推动力的作用.因此,和沉浸式相比,喷淋式换热器的传热效果大有改善。 d.套管式换热器 套管式换热器是由直径不同的直管制成的同心套管,并由U形弯头连接而成.在这种换热器中,一种流体走管内,另一种流体走环隙,两者皆可得到较高的流速,故传热系数较大.另外,在套管换热器中,两种流体可为纯逆流,对数平均推动力较大。套管换热器结构简单,能承受高压,应用亦方便(可根据需要增减管段数目).特别是由于套管换热器同时具备传热系数大,传热推动力大及能够承受高压强的优点,在超高压生产过程(例如操作压力为3000大气压的高压聚乙烯生产过程)中所用的换热器几乎全部是套管式。 e.管壳式换热器 管壳式(又称列管式)换热器是最典型的间壁式换热器,它在工业上的应用有着悠久的历史,而且至今仍在所有换热器中占据主导地位。管壳式换热器主要有壳体、管束、管板和封头等部分组成,壳体多呈圆形,内部装有平行管束,管束两端固定于管板上。在管壳换热器内进行换热的两种流体,一种在管内流动,其行程称为管程；一种在管外流动,其行程称为壳程。管束的壁面即为传热面。为提
xxxxxxxx有限公司 列管式换热器 维修施工方案 编制： 审核： 批准： 施工单位（章）：xxxxxx有限公司 施工项目：列管式换热器更换管束 日期：2016年10月10日
目录 一、编制说明—————————————————————— 3 二、编制依据—————————————————————— 3 三、容器概况——————————————————————3 四、设备维修前准备工作————————————————— 4 五、施工过程—————————————————————— 4 六、质量保证措施———————————————————— 6 七、施工组织机构与管理—————————————————8 八、施工安全注意事项——————————————————8 九、工器具、低耗一览表—————————————————8
一、编制说明 现有6台强列管式换热器，换热管因腐蚀磨损产生泄漏需要更换。根据实际情况，拟对6台强制湍流换热器进行更换管束修理工作，为保证压力容器修理工作的顺利进行，特编制此方案。 二、编制依据 1．TSG R0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》 2．GB 150.1~150.4-2011《压力容器》 3．GB/T151-2014《热交换器》 4．NB/T 47015-2011《压力容器焊接规程》 5．设计单位提供的维修改造图纸 6．原《压力容器产品质量证明书》、竣工图 三、容器概况 3.1压力容器产品数据表（共6台） （1）
（2） （3）
（4） （5）
（6） 四、设备维修前准备工作 在经该压力容器原设计单位或具有设计资质单位书面同意后，办理特种设备维修告知。根据施工图纸，确定维修方案。制定焊接工艺规程。 五、施工过程
板式换热器的技术原理和结构特点 板式换热器是由一系列具有一定波纹形状的金属片叠装而成的一种新型高效换 热器。可拆卸板式换热器是其中的一个类型。下面让我们来学习一下可拆卸板式换热器的结构原理。 可拆卸板式换热器是由许多冲压有波纹薄板按一定间隔，四周通过垫片密封，并用框架和压紧螺旋重叠压紧而成，板片和垫片的四个角孔形成了流体的分配管和汇集管，同时又合理地将冷热流体分开，使其分别在每块板片两侧的流道中流动，通过板片进行热交换。 艾瑞德板式换热器（江阴）有限公司作为专业的可拆式板式换热器生产商和制造商，专注于可拆式板式换热器的研发与生产。ARD艾瑞德专业生产可拆式板式换热器（PHE）、换热器密封垫（PHEGASKET）、换热器板片(PHEPLATE)并提供板式换热器维护服务（PHEMAINTENANCE）的专业换热器厂家。 ARD艾瑞德拥有卓越的设计和生产技术以及全面的换热器专业知识，一直以来ARD致力于为全球50多个国家和地区的石油、化工、工业、食品饮料、电力、
冶金、造船业、暖通空调等行业的客户提供高品质的板式换热器，良好地运行于各行业，ARD已发展成为可拆式板式换热器领域卓越的厂家。 ARD艾瑞德同时也是板式换热器配件（换热器板片和换热器密封垫）领域专业的供应商和维护商。能够提供世界知名品牌（包括：阿法拉伐/AlfaLaval、斯必克/SPX、安培威/APV、基伊埃/GEA、传特/TRANTER、舒瑞普/SWEP、桑德斯/SONDEX、艾普尔.斯密特/API.Schmidt、风凯/FUNKE、萨莫威孚 /Thermowave、维卡勃Vicarb、东和恩泰/DONGHWA、艾克森ACCESSEN、MULLER、FISCHER、REHEAT等）的所有型号将近2000种的板式换热器板片和垫片，ARD艾瑞德实现了与各品牌板式换热器配件的完全替代。全球几十个国家的板式换热器客户正在使用ARD提供的换热器配件或接受ARD的维护服务（包括定期清洗、维修及更换配件等维护服务）。 无论您身在何处，无论您有什么特殊要求，ARD都能为您提供板式换热器领域的系统解决方案。 板式换热器特点 高效节能：其换热系数在3000～4500kcal/m2·°C·h，比管壳式换热器的热效率高3~5倍。
第31卷 第2期2002年3月 石 油 化 工 设 备 PET RO-CHEM ICAL EQ U IPM EN T V o l.31 N o.2 M ar. 2002 试验研究 文章编号:1000-7466(2002)02-0001-04 板翅式换热器新技术及应用 凌 祥,周帼彦,邹群彩,涂善东 (南京工业大学过程装备先进制造技术重点实验室,江苏南京 210009) 摘要:介绍了作者近年来在板翅式换热器研究与开发方面所做的工作:①为提高铝板翅式换热器翅片和隔板表面的耐蚀性和亲水性,开发了一种表面处理技术。②开发的板翅式换热器快速创型系统,具有优化设计、参数化绘图和快速报价等功能,能降低产品成本,提高设计效率十几倍。③通过应用先进制造工艺和引进新材料开发了一系列具有抗强腐蚀、抗结垢、耐高温和耐高压能力的板翅式换热器系列新产品。④应用大型有限元分析系统对高压板翅式换热器的结构特性进行了初步分析,得出了一些提高产品可靠性的设计准则。 关 键 词:板翅式换热器;快速创型;表面处理;先进制造工艺;有限元分析 中图分类号:TQ051.51 文献标识码:A N ew techniques of plate-fin heat exchangers and its application LIN G Xiang,ZHO U Guo-ya n,ZO U Qun-cai,T U Sha n-do ng (Adv anced M a nufacturing Technolog y Lab.o f Process Equipment, N anjing Univ ersity o f Techno lo g y,N anjing210009,China) Abstract:The resear ches made o n plat e-fin heat exchang ers by author s w ere intro duced.Fir stly,a surface tr eatment me tho d for fins and pa rting sheet is propo sed in o rder to enha nce their resistance to co rr osio n and hydro philic ca pability.Secondly,a rapid innov ation sy stem which inv o lv ed a lo t of functio ns such a s optima l ther mal desig n,pa ramet ric dr awing and r apid quo tatio n is dev eloped.The practice applicatio n o f this sy stem sho ws the desig n efficiency increases8to10tim es and the cost decr ease va stly.Thir dly,sev eral new type o f pla te-fin heat ex cha ng ers with specia l perfo rma nce,such as co rro sio n-proo f,anti-fo uling a nd high temper ature resistant etc,w er e dev eloped th ro ug h ado pting new adva nced ma terials and new a dv anced manufac turing techno log y. Fina lly,the st reng th ana ly sis fo r plate-fin heat exchang ers subjected to hig h pr essur e w as car ried out.So me design criteria to ensure the reliability of pla te-fin heat ex chang er s a re o btained. Key words:pla te-fin heat ex chang er;r apid innov ation;sur face t reatme nt;adv anced manufac turing techno log y; finite element a naly sis 板翅式换热器具有结构紧凑、传热效率高等特点,与传统的管壳式换热器相比,其传热效率提高20%～30%,成本可降低50%,现已广泛应用于石油化工、航空航天、电子、原子能和机械等领域。目前板翅式换热器的制造材料主要使用铝合金,因此存在耐腐蚀性差、承压低等缺点。另外,板翅式换热器结构比较复杂,人工进行热力设计困难,特别是有相变、多股流体换热的情况,用手工进行精确热力设计计算几乎不可能。为了进一步拓宽其应用范围,近年来板翅式换热器的设计理论、试验研究、制造工艺及开拓应用的研究方兴未艾[1],特别是一些新技术的渗透,使板翅式换热器的应用范围更加广泛,下面将 收稿日期:2001-09-22 基金项目:江苏省教委自然科学研究项目(99K JB460005) 作者简介:凌 祥(1967-),男(汉族),江苏东台人,副教授,主要从事过程装备先进再制造技术、新型高效过程设备和计算机辅助工程(CA E)的研究与开发。
换热器施工方案 班级：安装1101班姓名：段洪章 学号：21
1.编制依据 [1]《石油化工换热设备施工及验收规范》 SH/T3532-2005 [2]《石油化工设备和管道涂料防腐蚀技术规范》 SH3022-1999 [3]《管壳式换热器防腐涂层施工技术条件》 70BJ013-2005 [4]《管壳式换热器》 GB151-1999 [5]《石油化工施工安全技术规程》 SH3505-1999 [6]《钢制卧式容器》 JB/T4731-2005 2主要工程量一览表
3技术交底 施工前，技术员必须组织施工班组人员进行技术交底，未进行技术交底不准施工。技术交底必须做到交底到每个施工工人，使所有施工人员都了解施工技术和质量要求，清楚施工工艺 4施工准备 熟悉图纸，编写施工技术措施，对施工人员进行技术交底。 做好施工机具、量具、手段用料及消耗材料的准备工作。 5设备验收 1).到货设备应具备下列技术文件和资料: a.产品合格证书; b.产品技术特性表，应包括设计压力、试验压力、设计温度、工作介质、试验介质、换热面积、设备重量、设备类别及特殊要求； c.产品质量证明书，应包括下列内容： （1）主要受压元件材料的化学成分、力学性能及标准规定的复验项目的复验值；（2）无损检测及焊接质量的检查报告（包括超过两次返修的记录） （3）通球记录； （4）奥氏体不锈钢设备的晶间腐蚀试验报告（设计有要求时） （5）设备热处理报告（包括时间——温度记录曲线）； （6）外观及几何尺寸检查报告； （7）压力试验和致密性试验报告。 d.设备制造竣工图。
2).设备开箱检验应按照装箱单和竣工图清点验收下列各项: a.清点箱数、箱号及检查包装情况； b.核对设备名称、型号及规格； c.检查接管的规格、方位及数量； d.核对设备备件、附件的规格尺寸、型号及数量； e.检查表面损伤、变形及锈蚀情况； 3) .设备开箱检验应在有关单位参加下进行,检验结果应签字认可; 6设备保管 1).设备和备件、附件及技术文件等验收后应清点登记，并妥善保管； 2).换热设备存放地点应设在地势较高、易排水、道路畅通的场所； 3).在露天存放的换热设备应用不透明的覆盖物遮盖，所有管口必须封闭； 4).不锈钢换热设备的壳体、管束及板片等不得与碳钢设备及碳钢材料接触混放； 5).采用氮封或其它惰性气体密封换热设备应保持气封的压力；脱脂后的设备应防止油脂等有机物的污染。 7设备基础中间交接 1). 设备安装前应对基础及预制构件进行中间交接，交方应提供基础标高和纵横向中心线标记； 2). 设备安装前,应对基础进行检查,并符合下列规定: a.混凝土基础的外形尺寸、坐标、位置及预埋件应符合设计图样的要求； b.混凝土基础的允许偏差应符合下表的规定： 混凝土基础的允许偏差
我国大型换热器的技术进展换热器性能分析新方法 目前我国国民经济和科学水平都在不断提升，在工业制造领域中换热器设备的应用越来越多，大型换热器的形式逐渐变得多样、结构逐渐复杂，本文主要介绍大型换热器的技术进展和换热器性能分析新方法。换热器也就是热交换器，具有较强的传热措施，在热传输过程中受到的阻力相对较小，传热能力相对较大的特点，在现在节能技术中得到广泛运用，也是合理开发新能源的关键设备，主要应用在石油、化工、医药、钢铁、供热等行业。本文简要介绍了换热器的性能，通过对换热器的性能进行分析，从设计角度介绍了从工艺计算到换热器常规计算，不断的提高换热器的实用性能。 标签：大型换热器；技术进展；性能分析 1 我国大型换热器的技术进展 1.1 大型缠绕管式换热器的技术进展 第一我国国内有效实现了生产多股流缠绕管式换热器的目的并且解决了关于低温甲醇洗领域的技术问题第二缠绕管式换热器的传热以及流动等得到了相关计算软件的计算，并且其准确性得到了相应的验证第三国内石化镇海炼化分公司月韵口氢裂化装置高压缠绕管式换热器制造了出来并且还得到了广泛的应用，由此可以看出其组装技术以及检测技术水平均得到了明显提高另外大型换热器的出现有效减少了高压换热器与加热炉的数量，从而有效缓解了国内资源紧张的问题第四实现了对低温甲醇洗原料气冷却流程的创新目的虽然可以对其原来的复杂结构进行简化但是该设备体型加大因此不利于综合经济效益的有效提高因此对低温甲醇洗装置进行了调整与创新不仅有效提高了其传热性能而且还有效满足了生产工艺的要求；第五对大型缠绕管式换热器的原材料进行创新并且对奥氏体焊接技术也进行了创新从而有效提高了该器械的稳定性能。 1.2 换热器的技术进展 1.2.1 计算流体力学（CFD）的发展 传热技术的最新动向是最初引人的关于热流体分析方面的计算机利用技术，由于计算机及其软件两方面的迅速发展，对于流体复杂现象的模拟仿真定量成为可能。最近，关于热流体分析进展已经应用于自然对流、剥离流、振动流、热流传导的直接模拟仿真，分子水平的传热机理、燃烧、辐射传热、多相流、稠液流等等方面，今后的作用期待在于促进现象的微细机理的理解，以得到换热器内流体流动的画像处理的新方法等。 CFD的大致作用如下：设计的检验和评价；设计模型，设计改进。对于大型装置的设计，在超过以往的经验和实验范围的领域时，所对应的设计必须使用CFD。因为CFD是性能经验和评价的有效方法。今后，最优化设计的工具一CFD
间壁式换热器的类型夹套式换热器 发布: 2010-3-17 18:59 | 作者: zhm | 来源: 承压设备博客 一、夹套式换热器 如图所示，为一夹套式换热器。这种换热器结构简单，即在反应器(或容和的外部筒体部分焊接或安装一夹套层，在夹套与器壁之间形成密闭的空间，成为一种流体的通道。 夹套式换热器主要用于反应器的加热或冷却。当蒸气进行加热时，蒸气由上部接管进入夹套，冷凝水由下部接管排出。如用冷却水进行冷却时，则由夹套下部接管进入，而由上部接管流出。由于夹套内部清洗比较困难，故一般用不易产生垢层的水蒸气、冷却水等作为载热体。这种换热器的传热系数较小，传热面又受到容器冷凝液的限制，因此适用于传热量不大的场合。为了提高其传热性能，可在容器内安装搅拌器，使容器内液体作强制对流。为了弥补传热面积的不足，还可在容器内加设蛇管等。当夹套内通冷却水时，可在夹套内加设挡板，这样既可使冷却水流向一定，又可使流速增大，以提高对流传热系数。 二、蛇管式换热器1.沉浸式蛇管换热器 如图所示，为一沉浸式蛇管换热器。蛇管多以金属管弯绕成窗口器的形状，沉浸在容器中的液体内。两种流体分别在管内、外流动进行热交换。
沉浸式蛇管换热器 这种换热器的优点是结构简单，价格低廉，便于防腐，能承受高压。其主要缺点是管外对流传热系数较小，因而传热系数K值也较小如在容器内加设搅拌器，则可提高传热系数。2.喷淋式蛇管换热器 喷淋式蛇管换热器 如图所示，它是用水作为喷淋冷却剂，以冷却管内的热流体，故常称为水冷器。冷却水从上面的水槽(或分布管)中淋下，沿蛇管表面下流，与管内的热流体进行热交换。这种设备通常放置在室外空气流通处，冷却水在外部汽化时，可带走部分热量，以提高冷却效果。它与沉浸式蛇管换热器相比，具有便于检修、清洗和传热效果较好等优点；其缺点是占地较大，喷淋不易均匀，耗水量大。 三、套管式换热器
电加热换热器技术方案 1、本技术书为电加热换热器的最低限度的技术要求。本文件连同订货合同/设备数据表以及相关图纸等一起构成对电加热换热器在购买、设计、制造、检验、试验等方面的基本要求。 2、卖方对本技术规范的严格遵守并不意味着可以解除对电加热换热器的正确设计、选材、制造等以及满足规定的工艺技术要求的责任。卖方将进行正确的设计、选材、制造并提供一套能符合规定要求的设备和材料。 3、凡对于一个完整的可操作的系统的必备要求，而未列入本规范者也属于本规范范围。 二、制作标准及规范 1、产品的设计、制造、检验、试验等应符合下列标准和规范以及有关的法规要求。 HG20592～20635-2009 《钢制管法兰、垫片、紧固件》 GB/T700-1988 《碳素结构钢尺寸、外形、重量及允许偏差》 GB/T709-1988 《热轧钢板和钢带尺寸、外形、重量及允许偏差》 GB/T709-1988 《热扎不锈钢尺寸、外形、重量及允许偏差》 GB/T13306-1991 《标牌》 GB/T13927-2008 《工业阀门压力试验》 HG20592～20635-2009 《钢制管法兰、垫片、紧固件》 GB HX102-1993 《化工机械设备焊接标准》 HG JQ13.1-1998 《化工防腐标准》 JB932-1999 《水处理设备制造技术》 GB/T15464-1995 《仪器仪表通用包装技术要求》 GB50050-2007 《工业循环冷却水处理设计规范》 HG/T20524-2006 《化工企业循环冷却水处理加药装置设计统一规定》 HG/T2160-2008 《冷却水动态模拟实验方法》 HG/T3523-2008 《冷却水化学处理标准腐蚀试片技术条件》 2、试验标准 投标方需进行下列内容的试验： (1)水压试验；(2)性能和机械运转试验；3、其他的常规检验和试验。 所有承压零、部件，按规定的压力，用清水做液压试验。液压试验压力为设计压力的1.5 倍，保压时间至少应为30分钟。 设备的试验方法应按投标方执行的国家标准或企业标准。如有买卖双方约定的试验方法和标准则按此方法或标准执行
CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS 2009年第28卷增刊·338· 化工进展 换热器的研究发展现状 支浩，汤慧萍，朱纪磊 （西北有色金属研究院，陕西西安 710055） 摘要：随着现代工业的迅速发展，以能源为中心的环境、生态等问题日益加剧。世界各国在寻找新能源的同时，也更加注重了节能新途径的研发。强化传热技术的应用不但能节约能源、保护环境，而且能大大节约投资成本。 换热器由于其在化工、石油、动力和原子能等工业部门的广泛应用，使得换热器的强化传热技术一直以来受到研究人员的重视，各种研究成果不断涌现。随着经济的发展，各种不同结构和种类的换热器发展很快，新结构、新材料的换热器不断涌现。换热器又称热交换器，是一种将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，也是实现化工生产过程中热量交换和传递不可缺少的设备。换热器既可是一种单独的设备，如加热器、冷却器和凝汽器等；也可是某一工艺设备的组成部分，如石化、煤炭工业中的余热回收装置等。本文主要介绍了现有换热器的分类，各种换热器的特点工作原理及应用情况，对目前换热器的存在问题和发展趋势进行分析。 关键词：换热器；强化换热；研究现状 随着现代工业的迅速发展，以能源为中心的环境、生态等问题日益加剧。世界各国在寻找新能源的同时，也更加注重了节能新途径的研发。强化传热技术的应用不但能节约能源、保护环境，而且能大大节约投资成本。换热器由于其在化工、石油、动力和原子能等工业部门的广泛应用，使得换热器的强化传热技术一直以来受到研究人员的重视，各种研究成果不断涌现[1-4]。 1 换热器的分类方式 随着科学和生产技术的发展，各种换热器层出不穷，难以对其进行具体、统一的划分。虽然如此，所有的换热器仍可按照它们的一些共同特征来加以区分[5-6]，具体如下。 按照用途来分：预热器（或加热器）、冷却器、冷凝器、蒸发器等。 按照制造热交换器的材料来分：金属的、陶瓷的、塑料的、石墨的、玻璃的等。 按照温度状况来分：温度工况稳定的热交换器，热流大小以及在指定热交换区域内的温度不随时间而变；温度工况不稳定的热交换器，传热面上的热流和温度都随时间改变。 按照热流体与冷流体的流动方向来分：顺流式、逆流式、错流式、混流式。 按照传送热量的方法来分：间壁式、混合式、蓄热式等三大类。其中间壁式换热器的冷、热流体被固体间壁隔开，并通过间壁进行热量交换的换热器，因此又称表面式换热器，这类换热器应用最广。 间壁式换热器根据传热面的结构不同可分为管式和板面式。管式换热器以管子表面作为传热面，包括套管式换热器和管壳式换热器等；板面式换热器以板面作为传热面，包括板式换热器、螺旋板换热器、板翅式换热器、板壳式换热器和伞板换热器等。 2 管式换热器 管式换热器主要有套管式换热器和管壳式换热器两种。 2.1套管式换热器 套管式换热器是将不同直径的两根管子套成的同心套管作为元件、然后把多个元件加以连接而成的一种换热器，工作时两种流体以纯顺流或纯逆流方式流动。套管式换热器的优点是：结构简单，适用于高温、高压流体，特别是小容量流体的传热。另外，只要做成内管可以抽出的套管，就可清除污垢，所以它也使用于易生污垢的流体。他的主要缺点是流动阻力大；金属消耗量多；管间接头较多，易发生泄露；而且体积大，占地面积大，故多用于传热面积不大的换热器[5,7]。 2.2管壳式换热器 管壳式换热器又称为列管式换热器，是以封闭在壳体中管束的壁面作为传热面的间壁式换热器，结构一般由壳体、传热管束、管板、折流板（挡板）和管箱等部件组成。目前，国内外工业生产中所用的换热设备中，管壳式换热器仍占主导地位，虽然它在换热效率、结构紧凑性和金属材料消耗等方面，