换热器介绍与热效率计算

换热器介绍及热效率的简单计算

一、换热器的基本概念

换热器的定义：凡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通称换热器。

间壁式——冷热流体分别位于固体壁面两侧，而由壁面间接隔开来。

混合式——冷热流体通过直接接触、相互混合来实现换热。

回热式——冷热流体交替地通过同一换热表面而实现热量交换的设备称为蓄热式换热器。

2、换热器的分类？

螺旋板式换热器 波纹管换热器 列管式换热器 板式换热器 螺旋板换热器 管壳式换热器 容积式换热器 浮头式换热器 管式换热器 热管换热器 汽水换热器 翅片管换热器

管壳式换热器分为浮头式换热器和固定管板式换热器

1、 浮头式换热器特点

2、 浮头式换热器两端的管板，一端不与壳体相连，该端称浮头。管子受

热时，管束连同浮头可以沿轴向自由伸缩，完全消除了温差应力。

浮头式换热器的特点

浮头式换热器的一端管板固定在壳体与管箱之间，另一端管板可以在

壳体自由移动，这个特点在现场能看出来。这种换热器壳体和管束的热膨胀是自由的，管束可以抽出，便于清洗管间和管。其缺点是结构复杂，造价高（比固定管板高20%），在运行中浮头处发生泄漏，不易检查处理。浮三种类型换热器简介 ? ? ? ?

? ? ? ? 螺旋板式 板式 交叉流换热器 管壳式 壳管式 套管式 ) ( ?

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蓄热式 混合式

间壁式

?????板翅式管翅式管束式

头式换热器适用于壳体和管束温差较大或壳程介质易结垢的条件。

3、 固定管板式换热器(,4E-401, 4E-200)

固定管板式换热器主要有外壳、管板、管束、顶盖（又称封头）等部件构成。在圆形外壳，装入平行管束，管束两端用焊接或胀接的方法固定在管板上，两块管板与外管直接焊接，装有进口或出口管的顶盖用螺栓与外壳两端法兰相连。它的特点是结构简单，没有壳侧密封连接，相同的壳体径排管最多，在有折流板的流动中旁路最小，管程可以分成任何管程数，因两个管板由管子互相支撑，故在各种管壳式换热器中它的管板最薄，造价最低，因而得到广泛应用。这种换热器的缺点是：壳程清洗困难，有温差应力存在。当冷热两种流体的平均温差较大，或壳体和传热管材料膨胀系数相差较大，热应力超过材料的许用应力时，在壳体上需设膨胀节，由于膨胀节强度的限制，壳程压力不能太高。这种换热器适用于两种介质温差不大，或温差较大但壳程压力不高，及壳程介质清洁，不易结垢的场合。

4、 翅片管换热器（冷却器）(4E-202,4E-100,4E-501, 4E-204) 凡在换热管上加装翅片,以达到增加散热面积的冷热交换器，均可归纳为

“翅片管散热器”，也叫热管式换热器。

翅片管散热器按翅片的结构形式可分为绕片式；串片式；焊片式；轧片式。常用的材料为钢；不锈钢；铜；铝等。

翅片管散热器一般用于加热或冷却空气，具有结构紧凑，单位换热面积大等特点。

二、换热器的简单计算

换热器热计算分两种情况：设计计算和校核计算

(1)设计计算：设计一个新的换热器，以确定所需的换热面积

（2） 校核计算：对已有或已选定了换热面积的换热器，在非设计工况条件下，核算他能

否胜任规定的新任务。

换热器热计算的基本方程式是传热方程式及热平衡式

(1)

(2)

式中， 不是独立变量，因为它取决于 以及换热器的布置。另外，根据公式(1)可知，一旦

和 以及 中的三个已知的话，我们就可以计算出另

外一个温度。因此，上面的两个方程中共有8个未知数，即需要给定其中的5个变量，才可以计算另外三个变量。

对于设计计算而言，给定的是 ，以及进出口温度中的三个，最终求

对于校核计算而言，给定的一般是 ， 以及2个进口温度，待求的是 m t kA ?=Φ)()(c c c mc h h h mh t t c q t t c q '-''=''-'=Φm t ?c c h h t t t t '''''',,,h mh c q c mc c q c c h h t t t t '''''',,,c mc h mh c q c q ,A

k ,

。

举例简单计算：

以4E-100举例，

壳程：氮气 流量 30100kg/h, 比热 0.25 kcal/kg , 进口温度 182 ℃

管程: 导热油 流量 16340kg/h 比热 0.5 kcal/kg , 进口温度 260 ℃,出口温度225 ℃ 求氮气的出口温度是多少?(忽略污垢热阻)

可根据方程式(1)计算得氮气出口温度在220℃.

以4E-501为例计算总的传热系数：

管程：循环水 流量 68000kg/h 比热 1 kcal/kg , 进口温度 32 ℃,出口温度37 ℃壳程：氮气 流量 21936kg/h, 比热 0.25 kcal/kg , 进口温度97 ℃, 出口温度35 ℃,换热面积715m2 计算传热系数K

解：循环水热负荷 Q=q m c p （T 进-T 出）=68000*1*（32—37）=340000kcal 平均温度差 逆流 97℃ 35 ℃

37℃ 32℃

△T1=97-37=60

△T2=35-32=3

因△T1/△T2=60/3=20>2 △TM=(△T1-△T2)/LN(△T1/△T2)=19℃

Q=KA △TM K=Q/A △TM=340000/715*19=25.03 kcal/h m 2℃

三、影响换热器换热效果的因素

造成换热器换热效果下降的原因有以下几种

1）冷却水量少2）冷却水温高3）壳程杂质堵塞换热器列管或者结垢，造成水冷器换热效果下降。

4）管程杂质吸附在管壁上，造成换热效果下降。

5）换热器漏，造成换热效果下降。

6）换热器投用时不排气造成换热效果下降。

四、换热器热效率下降判断及换热器的清洗?

1、根据温度判断：换热器出口温度减小

2。根据压力判断：换热器出口压力减小，进口压力增大

3。根据流量判断：，换热器出口流量减少

4。根据换热器前后相关设备判断：换热器前设备压力增大，流量减少，液位升高；换热器后设备压力减小，流量减少，液位下降

换热器材的清洗

换热器结垢后清洗剂的选择

清洗剂的选择， 目前采用的是酸洗， 它包括有机酸和无机酸。有机酸主要有： 草酸、甲酸等。无机酸主要有： 盐酸、硝酸等。根据换热器结垢和工艺、材质和水垢成分分析得出：

c h t t ''''，

１）换热器流通面积小，部结构复杂，清洗液若产生沉淀不易排放。

２）换热器材质为镍钛合金，使用盐酸为清洗液，容易对板片产生强腐蚀，缩短换热器的使用寿命。

通过反复试验发现，选择甲酸作为清洗液效果最佳。在甲酸清洗液中加入缓冲剂和表面活性剂，清洗效果更好，并可降低清洗液对板片的腐蚀。

通过对水垢样本的化学试验研究表明，甲酸能够有效地清除水垢。通过酸液浸泡试验，发现甲酸能有效地清除附在板片上的水垢，同时它对换热器板片的腐蚀作用也很小。

二、换热器结垢后清洗水垢的要求

１）酸洗温度：提升酸洗温度有利于提高除垢效果，如果温度过高就会加剧酸洗液对换热器板片的腐蚀，通过反复试验现，酸洗温度控制在６０℃为宜。

２）酸洗液浓度：根据反复试验得出，酸洗液应按甲酸８１．０％、水１７．０％、缓冲剂１．２％、表面活性剂０．８％的浓度配制，清洗效果极佳。

３）酸洗方法及时间：酸洗方法应以静态浸泡和动态循环相结合的方法进行。酸洗时间为先静态浸泡２ｈ，然后动态循环３￣４ｈ。在酸洗过程中应经常取样化验酸洗浓度，当相邻两次化验浓度差值低于０．２％时，即可认为酸洗反应结束。

４）钝化处理：酸洗结束后，板式换热器表面的水垢和金属氧化物绝大部分被溶解脱落，暴露出崭新的金属，极易腐蚀，因此在酸洗后，对换热器板片进行钝化处理。

三、换热器清洗水垢的具体步骤

１）冲冼：酸洗前，先对换热器进行开式冲洗，使换热器部没有泥、垢等杂质，这样既能提高酸洗的效果，也可降低酸洗的耗酸量。

２）将清洗液倒入清洗设备，然后再注入换热器中。

３）酸洗：将注满酸溶液的换热器静态浸泡２ｈ，然后连续动态循环３￣４ｈ，其间每隔０．５ｈ进行正反交替清洗。酸洗结后，若酸液ｐＨ值大于２，酸液可重复使用，否则，应将酸洗液稀释中和后排掉。

４）碱洗：酸洗结束后，用ＮａＯＨ，Ｎａ３ＰＯ４，软化水按一定的比例配制好，利用动态循环的方式对换热器进行碱洗，达到酸碱中和，使换热器板片不再腐蚀。

５）水洗：碱洗结束后，用清洁的软化水，反复对换热器进行冲洗０．５ｈ，将换热器的残渣彻底冲洗干净。

６）记录：清洗过程中，应严格记录各步骤的时间，以检查清洗效果。总之，清洗结束后，要对换热器进行打压试验，合格后方可使用。

四、防止板式换热器结垢的措施

１）运行中严把水质关，必须对系统中的水和软化罐中的软化水进行严格的水质化验，合格后才能注入管网中。

２）新的系统投运时，应将换热器与供热系统分开，进行一段时间的循环后，再将换热器并入系统中，以避免管网中杂质进入换热器。

３）在供热系统中，除污器和过滤器应当进行不定期的清理外，还应当保持管网中的清洁，以防止换热器堵塞。

爱人者，人恒爱之；敬人者，人恒敬之；宽以济猛，猛以济宽，政是以和。将军额上能跑马，宰相肚里能撑船。

最高贵的复仇是宽容。有时宽容引起的道德震动比惩罚更强烈。

君子贤而能容罢，知而能容愚，博而能容浅，粹而能容杂。

宽容就是忘却，人人都有痛苦，都有伤疤，动辄去揭，便添新创，旧痕新伤难愈合，忘记昨日的是非，忘记别人先前对自己的指责和谩骂，时间是良好的止痛剂，学会忘却，生活才有，才有欢乐。

不要轻易放弃感情，谁都会心疼；不要冲动下做决定，会后悔一生。也许只一句分手，就再也不见；也许只一次主动，就能挽回遗憾。

世界上没有不争吵的感情，只有不肯包容的心灵；生活中没有不会生气的人，只有不知原谅的心。

感情不是游戏，谁也伤不起；人心不是钢铁，谁也疼不起。好缘分，凭的就是真心真意；真感情，要的就是不离不弃。

爱你的人，舍不得伤你；伤你的人，并不爱你。你在别人心里重不重要，自己可以感觉到。所谓华丽的转身，都有旁人看不懂的情深。

人在旅途，肯陪你一程的人很多，能陪你一生的人却很少。谁在默默的等待，谁又从未走远，谁能为你一直都在？

这世上，别指望人人都对你好，对你好的人一辈子也不会遇到几个。人心只有一颗，能放在心上的人毕竟不多；感情就那么一块，心里一直装着你其实是难得。

动了真情，情才会最难割；付出真心，心才会最难舍。

你在谁面前最蠢，就是最爱谁。其实恋爱就这么简单，会让你智商下降，完全变了性格，越来越不果断。

所以啊，不管你有多聪明，多有手段，多富有攻击性，真的爱上人时，就一点也用不上。

这件事情告诉我们。谁在你面前很聪明，很有手段，谁就真的不爱你呀。