換熱器（英語(yǔ)翻譯：heat exchanger），是將熱流體的部分熱量傳遞給冷流體的設(shè)備，又稱熱交換器。換熱器是化工、石油、動(dòng)力、食品及其它許多工業(yè)部門的通用設(shè)備，在生產(chǎn)中占有重要地位。在化工生產(chǎn)中換熱器可作為加熱器、冷卻器、冷凝器、蒸發(fā)器和再沸器等，應(yīng)用更加廣泛。換熱器種類很多，但根據(jù)冷、熱流體熱量交換的原理和方式基本上可分三大類即：間壁式、混合式和蓄熱式。在三類換熱器中，間壁式換熱器應(yīng)用最多。間壁式換熱器的類型

根據(jù)作用原理可分為間壁式換熱器、蓄熱式換熱器和混合式換熱器。

根據(jù)使用目的可分為冷卻器、加熱器、冷凝器和汽化器。

根據(jù)結(jié)構(gòu)材料可分為金屬材料換熱器和非金屬材料換熱器。

根據(jù)傳熱面的形狀和結(jié)構(gòu)可分為管式換熱器和板式換熱器。

根據(jù)用途可以分為集體供熱式熱交換器和家用熱交換器。

混合式

混合式熱交換器是依靠冷、熱流體直接接觸而進(jìn)行傳熱的，這種傳熱方式避免了傳熱間壁及其兩側(cè)的污垢熱阻，只要流體間的接觸情況良好，就有較大的傳熱速率。故凡允許流體相互混合的場(chǎng)合，都可以采用混合式熱交換器，例如氣體的洗滌與冷卻、循環(huán)水的冷卻、汽-水之間的混合加熱、蒸汽的冷凝等等。它的應(yīng)用遍及化工和冶金企業(yè)、動(dòng)力工程、空氣調(diào)節(jié)工程以及其它許多生產(chǎn)部門中。

按照用途的不同，可將混合式熱交換器分成以下幾種不同的類型：

(1)冷卻塔(或稱冷水塔)

在這種設(shè)備中，用自然通風(fēng)或機(jī)械通風(fēng)的方法，將生產(chǎn)中已經(jīng)提高了溫度的水進(jìn)行冷卻降溫之后循環(huán)使用，以提高系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益。例如熱力發(fā)電廠或核電站的循環(huán)水、合成氨生產(chǎn)中的冷卻水等，經(jīng)過(guò)水冷卻塔降溫之后再循環(huán)使用，這種方法在實(shí)際工程中得到了廣泛的使用。

(2)氣體洗滌塔(或稱洗滌塔)

在工業(yè)上用這種設(shè)備來(lái)洗滌氣體有各種目的，例如用液體吸收氣體混合物中的某些組分，除凈氣體中的灰塵，氣體的增濕或干燥等。但其最廣泛的用途是冷卻氣體，而冷卻所用的液體以水居多。空調(diào)工程中廣泛使用的噴淋室，可以認(rèn)為是它的一種特殊形式。噴淋室不但可以像氣體洗滌塔一樣對(duì)空氣進(jìn)行冷卻，而且還可對(duì)其進(jìn)行加熱處理。但是，它也有對(duì)水質(zhì)要求高、占地面積大、水泵耗能多等缺點(diǎn)：所以，在一般建筑中，噴淋室已不常使用或僅作為加濕設(shè)備使用。但是，在以調(diào)節(jié)濕度為主要目的的紡織廠、卷煙廠等仍大量使用。

(3)噴射式熱交換器

在這種設(shè)備中，使壓力較高的流體由噴管噴出，形成很高的速度，低壓流體被引入混合室與射流直接接觸進(jìn)行傳熱，并一同進(jìn)入擴(kuò)散管，在擴(kuò)散管的出口達(dá)到同一壓力和溫度后送給用戶。

(4)混合式冷凝器

這種設(shè)備一般是用水與蒸汽直接接觸的方法使蒸汽冷凝。

間壁式

這種換熱器是在容器外壁安裝夾套制成，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；但其加熱面受容器壁面限制，傳熱系數(shù)也不高。為提高傳熱系數(shù)且使釜內(nèi)液體受熱均勻，可在釜內(nèi)安裝攪拌器。當(dāng)夾套中通入冷卻水或無(wú)相變的加熱劑時(shí)，亦可在夾套中設(shè)置螺旋隔板或其它增加湍動(dòng)的措施,以提高夾套一側(cè)的給熱系數(shù).為補(bǔ)充傳熱面的不足，也可在釜內(nèi)部安裝蛇管。夾套式換熱器廣泛用于反應(yīng)過(guò)程的加熱和冷卻。

沉浸式

這種換熱器是將金屬管彎繞成各種與容器相適應(yīng)的形狀,并沉浸在容器內(nèi)的液體中。蛇管換熱器的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能承受高壓,可用耐腐蝕材料制造；其缺點(diǎn)是容器內(nèi)液體湍動(dòng)程度低,管外給熱系數(shù)小。為提高傳熱系數(shù)，容器內(nèi)可安裝攪拌器。

噴淋式

這種換熱器是將換熱管成排地固定在鋼架上，熱流體在管內(nèi)流動(dòng)，冷卻水從上方噴淋裝置均勻淋下，故也稱噴淋式冷卻器。噴淋式換熱器的管外是一層湍動(dòng)程度較高的液膜，管外給熱系數(shù)較沉浸式增大很多。另外，這種換熱器大多放置在空氣流通之處，冷卻水的蒸發(fā)亦帶走一部分熱量，可起到降低冷卻水溫度，增大傳熱推動(dòng)力的作用。因此，和沉浸式相比，噴淋式換熱器的傳熱效果大有改善。

套管式

套管式換熱器是由直徑不同的直管制成的同心套管，并由U形彎頭連接而成。在這種換熱器中，一種流體走管內(nèi)，另一種流體走環(huán)隙，兩者皆可得到較高的流速，故傳熱系數(shù)較大。另外，在套管換熱器中，兩種流體可為純逆流，對(duì)數(shù)平均推動(dòng)力較大。套管換熱器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,能承受高壓，應(yīng)用亦方便(可根據(jù)需要增減管段數(shù)目)。特別是由于套管換熱器同時(shí)具備傳熱系數(shù)大，傳熱推動(dòng)力大及能夠承受高壓強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，在超高壓生產(chǎn)過(guò)程(例如操作壓力為3000大氣壓的高壓聚乙烯生產(chǎn)過(guò)程)中所用的換熱器幾乎全部是套管式。

板式

最典型的間壁式換熱器，它在工業(yè)上的應(yīng)用有著悠久的歷史，而且仍占所有換熱器中占據(jù)主導(dǎo)地位。主體結(jié)構(gòu)由換熱板片以及板間的膠條組成。長(zhǎng)期在市場(chǎng)占據(jù)主導(dǎo)地位，但是其體積大，換熱效率低，更換膠條價(jià)格昂貴（膠條的更換費(fèi)用大約占整個(gè)過(guò)程的1/3-1/2）。主要應(yīng)用于液體-液體之間的換熱，行業(yè)內(nèi)常稱為水水換熱，其換熱效率在5000w/m2.K。為提高管外流體給熱系數(shù)，通常在殼體內(nèi)安裝一定數(shù)量的橫向折流檔板。折流檔板不僅可防止流體短路，增加流體速度,還迫使流體按規(guī)定路徑多次錯(cuò)流通過(guò)管束，使湍動(dòng)程度大為增加。常用的檔板有圓缺形和圓盤形兩種，前者應(yīng)用更為廣泛。由于我國(guó)新版GMP的推出，板式換熱將逐漸退出食品，飲料，制藥等衛(wèi)生級(jí)別高的行業(yè)。

管殼式

管殼式(又稱列管式) 換熱器是管殼式換熱器主要有殼體、管束、管板和封頭等部分組成，殼體多呈圓形,內(nèi)部裝有平行管束或者螺旋管，管束兩端固定于管板上。在管殼換熱器內(nèi)進(jìn)行換熱的兩種流體，一種在管內(nèi)流動(dòng)，其行程稱為管程；一種在管外流動(dòng),其行程稱為殼程。管束的壁面即為傳熱面。管子的型號(hào)不一，過(guò)程一般為直徑16mm 20mm或者25mm三個(gè)型號(hào)，管壁厚度一般為1mm，1.5mm，2mm以及2.5mm。進(jìn)口換熱器，直徑 可以到8mm，壁厚僅為0.6mm。大大提高了換熱效率，在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)逐漸推廣開來(lái)。管殼式換熱器，螺旋管束設(shè)計(jì)，可以 限度的增加湍流效果，加大換熱效率。內(nèi)部殼層和管層的不對(duì)稱設(shè)計(jì)， 可以達(dá)到4.6倍。這種不對(duì)稱設(shè)計(jì)，決定其在汽-水換熱領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。 換熱效率可以達(dá)到14000w/m2.k，大大提高生產(chǎn)效率，節(jié)約成本。同時(shí)，由于管殼式換熱器多為金屬結(jié)構(gòu)，隨著我國(guó)新版GMP的推出，不銹鋼316L為主體的換熱器，將成為飲料，食品，以及制藥行業(yè)的必選。

雙管板

也稱P型換熱器，是在管殼式換熱器的兩頭各加一個(gè)管板，可以有效防止泄漏造成的污染。國(guó)產(chǎn)品牌較少，價(jià)格昂貴，一般在10萬(wàn)元以上，進(jìn)口可以到幾十萬(wàn)。符合新版GMP規(guī)定，雖價(jià)格昂貴，但決定其市場(chǎng)廣闊。

蓄熱式

蓄熱式換熱器用于進(jìn)行蓄熱式換熱的設(shè)備。內(nèi)裝固體填充物，用以貯蓄熱量。一般用耐火磚等砌成火格子（有時(shí)用金屬波形帶等）。換熱分兩個(gè)階段進(jìn)行。 階段，熱氣體通過(guò)火格子，將熱量傳給火格子而貯蓄起來(lái)。第二階段，冷氣體通過(guò)火格子，接受火格子所儲(chǔ)蓄的熱量而被加熱。這兩個(gè)階段交替進(jìn)行。通常用兩個(gè)蓄熱器交替使用，即當(dāng)熱氣體進(jìn)入一器時(shí)，冷氣體進(jìn)入另一器。常用于冶金工業(yè)，如煉鋼平爐的蓄熱室。也用于化學(xué)工業(yè)，如煤氣爐中的空氣預(yù)熱器或燃燒室，人造石油廠中的蓄熱式裂化爐。 　蓄熱式換熱器一般用于對(duì)介質(zhì)混合要求比較低的場(chǎng)合。

故障處理

在生產(chǎn)過(guò)程中，由于熱交換器管板受水分沖刷、氣蝕和微量化學(xué)介質(zhì)的腐蝕，管板焊縫處經(jīng)常出現(xiàn)滲漏，導(dǎo)致水和化工材料出現(xiàn)混合，生產(chǎn)工藝溫度難以控制，致使生成其它產(chǎn)品，嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量，降低產(chǎn)品等級(jí)。冷凝器管板焊縫滲漏后，企業(yè)通常利用傳統(tǒng)補(bǔ)焊的方法進(jìn)行修復(fù)，管板內(nèi)部易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，且難以消除，致使其它換熱器出現(xiàn)滲漏，企業(yè)通過(guò)打壓，檢驗(yàn)設(shè)備修復(fù)情況，反復(fù)補(bǔ)焊、實(shí)驗(yàn)，2～4人需要幾天時(shí)間才能修復(fù)完成，使用幾個(gè)月后管板焊縫再次出現(xiàn)腐蝕，給企業(yè)帶來(lái)人力、物力、財(cái)力的浪費(fèi)，生產(chǎn)成本的增加。通過(guò)福世藍(lán)高分子復(fù)合材料的耐腐蝕性和抗沖刷性，通過(guò)提前對(duì)新?lián)Q熱器的保護(hù)，這樣不僅有效治理了新?lián)Q熱器存在的焊縫和砂眼問(wèn)題，更避免了使用后化學(xué)物質(zhì)腐蝕換熱器金屬表面和焊接點(diǎn)，在以后的定期維修時(shí)，也可以涂抹福世藍(lán)高分子復(fù)合材料來(lái)保護(hù)裸露的金屬；即使使用后出現(xiàn)了滲漏現(xiàn)象，也可以通過(guò)福世藍(lán)技術(shù)及時(shí)修復(fù)，避免了長(zhǎng)時(shí)間的堆焊維修影響生產(chǎn)。正是由于此種精細(xì)化的管理，才使得換熱器滲漏問(wèn)題出現(xiàn)的概率大大降低，不僅降低了換熱器的設(shè)備采購(gòu)成本，更保證了產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)時(shí)間，提高了產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。