換熱設(shè)備及其清洗按換熱部件的特點可分為管殼式換熱器套管式換

1、換熱設(shè)備及其清洗按換熱部件的特點可分為：管殼式換熱器、套管式換熱器、翅片管式換熱器（包括冰箱用絲管式冷凝器、箱壁式冷凝器、吹脹式蒸發(fā)器）、板式換熱器、板翅式換熱器、管帶式換熱器。（1）殼管式換熱器殼管式換熱器是石油、化工、冶金和制冷等工業(yè)部門中應(yīng)用最普遍(約占70)，理論研究和設(shè)計技術(shù)最完善，運用可靠性良好的一類換熱器。分為列管式和盤管式(平面型和空間型)，列管式又分為臥式殼管式與立式殼管式。用于中央空調(diào)水冷式機組的水冷式冷凝器、氨制冷系統(tǒng)等，主要有立式殼管式換熱器和臥式殼管式冷凝器。 立式殼管式冷凝器立式殼管式冷凝器的外殼是有鋼板焊成的圓柱形筒體，筒體兩端焊有多孔管板，在兩端管板的對應(yīng)孔中，

2、用擴脹法或焊接法將無縫鋼管固定，成為一個垂直管束。其結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖1 立式殼管式冷凝器立式冷凝器的主要特點是：1由于冷卻流量大流速高，故傳熱系數(shù)較高。 2垂直安裝占地面積小，且可以安裝在室外。3冷卻水直通流動且流速大，故對水質(zhì)要求不高，一般水源都可以作為冷卻水。4管內(nèi)水垢易清除，且不必停止制冷系統(tǒng)工作。5但因立式冷凝器中的冷卻水溫升一般只有24，對數(shù)平均溫差一般在56左右，故耗水量較大。且由于設(shè)備置于空氣中，管子易被腐蝕，泄漏時比易被發(fā)現(xiàn)。 臥式殼管式冷凝器臥式冷凝器制冷設(shè)備與立式冷凝器有相類似的殼體結(jié)構(gòu)，但在總體上又有很多不同之處，主要區(qū)別在于殼體的水平安放和水的多路流動。臥式冷凝器兩端

3、管板外面各用一個端蓋封閉，端蓋上鑄有經(jīng)過設(shè)計互相配合的分水筋，把整個管束分隔成幾個管組。從而使冷卻水從一端端蓋下部進入，按順序流過每個管組，最后從同一端蓋上上部流出過程中，要往返410個回程。這樣做既可以提高管內(nèi)冷卻水的流速，從而提高傳熱系數(shù)，又使使高溫的制冷劑蒸氣從殼體上部的進氣管進入管束間與管內(nèi)冷卻水進行充分的熱交換。冷凝下來的液體從下部出液管流入貯液筒。具體結(jié)構(gòu)如圖6所示，殼式換熱器實物圖見圖3。圖2 臥式殼管式冷凝器圖3弓形折流板管殼式換熱器實物圖（2）套管式換熱器套管式換熱器是用兩種尺寸不同的標(biāo)準(zhǔn)管連接稱為同心圓的套管，外面的叫殼程， 內(nèi)部的叫管程。兩種不同介質(zhì)可在殼程和管程內(nèi)逆向流

4、動(或同向)以達到換熱的效果。兩種不同直徑的管子套在一起組成同心套管，每一段套管稱為“一程”，程的內(nèi)管（傳熱管）借U形肘管,而外管用短管依次連接成排,固定于支架上。熱量通過內(nèi)管管壁由一種流體傳遞給另一種流體。通常，熱流體（A流體）由上部引入,而冷流體（B流體）則由下部引入。套管中外管的兩端與內(nèi)管用焊接或法蘭連接。內(nèi)管與U形肘管多用法蘭連接,便于傳熱管的清洗和增減。每程傳熱管的有效長度取47米。這種換熱器傳熱面積最高達18m2,故適用于小容量換熱。當(dāng)內(nèi)外管壁溫差較大時,可在外管設(shè)置U形膨脹節(jié)或內(nèi)外管間采用填料函滑動密封,以減小溫差應(yīng)力。管子可用鋼、鑄鐵、陶瓷和玻璃等制成,若選材得當(dāng),它可用于腐蝕

5、性介質(zhì)的換熱。這種換熱器具有若干突出的優(yōu)點，所以至今仍被廣泛用于石油、石油化工等工業(yè)部門。具體結(jié)構(gòu)如圖4所示，實物圖如圖4所示。圖 4 套管式換熱器結(jié)構(gòu)圖其主要特點有：結(jié)構(gòu)簡單，傳熱面積增減自如。因為它由標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件組合而成，安裝時無需另外加工。 傳熱效能高。它是一種純逆流型換熱器，同時還可以選取合適的截面尺寸，以提高流體速度，增大兩側(cè)流體的給熱系數(shù)，因此它的傳熱效果好。液-液換熱時,傳熱系數(shù)為 8701750W/（m 2·）。 這一點特別適合于高壓、小流量、低給熱系數(shù)流體的換熱，特別適用于小型水冷式制冷與空調(diào)裝置。套管式換熱器的缺點是占地面積大；單位傳熱面積金屬耗量多，約為管殼式換熱器

6、的5倍；管接頭多，易泄漏；流阻大。 結(jié)構(gòu)簡單，工作適應(yīng)范圍大，傳熱面積增減方便，兩側(cè)流體均可提高流速，使傳熱面的兩側(cè)都可以有較高的傳熱系數(shù)；缺點是單位傳熱面的金屬消耗量大，檢修、清洗和拆卸都較麻煩，在可拆連接處容易造成泄漏。為增大傳熱面積、提高傳熱效果，可在內(nèi)管外壁加設(shè)各種形式的翅片，并在內(nèi)管中加設(shè)刮膜擾動裝置，以適應(yīng)高粘度流體的換熱。(a)圖6 套管式換熱器實物圖（3）翅片管式換熱器翅片管式冷凝器結(jié)構(gòu)圖見圖7，實物圖見圖7。翅片管式也叫管片式、管翅式，是較早應(yīng)用的換熱器形式。其套片方法是將厚度很薄的鋁箔，按管組排列方式，在高速沖片機上沖出折邊孔。然后將圓管穿人肋片孔中，將安裝好的管片在專門的

7、脹管機上進行脹管，減小接觸熱阻。管翅式換熱器的研究進展可從研究內(nèi)容、研究目標(biāo)和研究手段等方面來概括，早期對管翅式換熱器的研究主要集中在翅片管排總的換熱性能和流動性能上，翅片的形式多是平直翅片，主要考察管徑、管排數(shù)、翅片間距、管排排列方式、翅片厚度等幾何參數(shù)對換熱及流阻的影響情況。其采用的翅片形式主要有：平直型翅片、波紋型翅片、條縫行翅片、百葉窗翅片、帶縱向渦發(fā)生器翅片等形式及其組合形式。圖7 翅片管式冷凝器結(jié)構(gòu)圖(a) (b)圖7翅片管式冷凝器實物圖管片式冷凝器一般由圓管和各種型式的翅片構(gòu)成，翅片與傳熱管之間通過脹管聯(lián)結(jié)。套片法是我國當(dāng)前許多廠家所采用的工藝。其方法是將厚度為O103mm鋁箔，

8、按管組排列形式速沖片機上沖出折邊孔?，F(xiàn)普遍采用雙翻邊孔，這樣做即可增加鋁箔與管子的接觸面積，提高換熱效率59，同時，也提高了肋片本身的剛度，便于裝配工序提高工效和質(zhì)量。還可控制肋片與肋片之間的間距，增加了產(chǎn)品的美觀程度。然后將銅管穿人片孔中，為保證鋁箔的孔邊與管子接觸良好，以減少接觸熱阻，必須將裝好的管片在專門的脹管機上進行脹管。 冰箱常用的翅片管式換熱器冰箱常用的翅片管式換熱器：絲管式冷凝器、箱壁式冷凝器、鋁復(fù)合板吹脹式蒸發(fā)器。冷庫常用蒸發(fā)器也歸屬翅片管式換熱器。絲管式冷凝器為第一代冰箱冷凝器，現(xiàn)代冰箱主要應(yīng)用箱壁式冷凝器。其實物圖參見圖8所示。(a) 絲管式冷凝器 (b) 箱壁式冷凝器(c

9、) 冰箱實物圖圖 8翅片管式換熱器吹脹式蒸發(fā)器目前在國內(nèi)外家用冰箱中采用的十分普遍。鋁復(fù)合板式蒸發(fā)器是利用預(yù)先以鋁-鋅-鋁三層金屬板冷軋而成的鋁復(fù)合板，按蒸發(fā)器所需的尺寸裁切好，平放在刻有管路通道的模具上，加壓到4900N，并用電加熱到440500，待復(fù)合板中間的鋅熔化后，以2.42.8MPa的高壓氮氣吹脹便形成管型，經(jīng)過數(shù)秒后再進行抽空，冷卻后，鋅層便與鋁板粘合，之后可以將其彎曲成所要的形狀，再將其搭邊鉚接即成。（或者采用印刷管路吹脹法）吹脹式蒸發(fā)器參見圖8。（4）板式換熱器板片式換熱器板片式換熱器是由傳熱板片、密封墊片、壓緊板、上下導(dǎo)桿、支柱、加緊螺栓等零件組成。傳熱板片四個角開有角孔并鑲

10、貼密封墊片，設(shè)備加緊時，密封墊片按流程組合形式將各傳熱板片密封連接，角孔處互相連通，形成迷宮式的介質(zhì)通道，使介質(zhì)在相鄰的通道內(nèi)逆向流動，經(jīng)強化熱輻射、熱對流、熱傳導(dǎo)進行充分的熱交換，板片式換熱器結(jié)構(gòu)示意圖見圖9，工作原理圖見圖9。由于傳熱片特殊的結(jié)構(gòu)，裝配后在較低的流速下（Re=200）就能激起強烈的湍流，因而加快了流體邊界層的破壞，強化了傳熱。板式換熱器一般工作壓力為0.3MPa1.6MPa,工作溫度一般低于160。具有傳熱效率高、占地面積小、壽命長、耐壓高、流動阻力小、拆卸方便、快捷等特點。被廣泛應(yīng)用于集中供熱與區(qū)域供冷領(lǐng)域，比如：熱電廠廢熱區(qū)域供暖，加熱生活用水，鍋爐區(qū)域供暖。1、高效節(jié)

11、能：其換熱系數(shù)在30004500kcal/m2·°C·h，比管殼式換熱器的熱效率高35倍。 2、結(jié)構(gòu)緊湊：板式換熱器板片緊密排列，與其他換熱器類型相比，板式換熱器的占地面積和占用空間較少，面積相同換熱量的板式換熱器僅為管殼式換熱器的1/5。 3、容易清洗拆裝方便：板式換熱器靠夾緊螺栓將夾固板板片夾緊，因此拆裝方便，隨時可以打開清洗，同時由于板面光潔，湍流程度高，不易結(jié)垢。 4、使用壽命長：板式換熱器采用不銹鋼或鈦合金板片壓制，可耐各種腐蝕介質(zhì)，膠墊可隨意更換，并可方便在、拆裝檢修。 5、適應(yīng)性強：板式換熱器板片為獨立元件，可按要求隨意增減流程，形式多樣；可適用于各

12、種不同的、工藝的要求。 6、不串液，板式換熱器密封槽設(shè)置泄液液道，各種介質(zhì)不會串通，即使出現(xiàn)泄露，介質(zhì)總是向外排出。(a) (b)(c)圖9板片式換熱器結(jié)構(gòu)示意圖(a)(b)( c)圖10 板片式換熱器工作原理圖 螺旋板式換熱器螺旋板式換熱器是一種高效換熱器設(shè)備,適用汽汽、汽液、液液，對液傳熱。它適用于化學(xué)、石油、溶劑、醫(yī)藥、食品、輕工、紡織、冶金、軋鋼、焦化等行業(yè)。它主要由傳熱板、定距柱、連接管、頭蓋及襯墊等組成。兩塊厚約2.56mm的金屬板卷成一對同心圓的螺旋形流道，流道始于中心，終于邊緣。中心處用隔板將兩邊流體隔開，甲乙流體在金屬板兩邊的流道內(nèi)逆流流動而實現(xiàn)了熱交換。螺旋板式換熱器結(jié)構(gòu)示

13、意圖見圖10。螺旋板式換熱器性能類似于板式換熱器。但也有獨特之處，其主要優(yōu)點：1.傳熱效率高。螺旋板換熱器內(nèi)介質(zhì)螺旋型流動的離心力能增強湍流。據(jù)實驗，當(dāng)Re=14001800時就能形成湍流，且因流阻比殼管式小，流速可以更大。結(jié)果可以使傳熱系數(shù)提高2.5倍左右。此外，螺旋板式為全逆流，傳熱溫差也會更大。2.結(jié)構(gòu)緊湊。單位體積傳熱面積可以為44100m2/m3,約為管殼式換熱器的23倍。3.不易污塞。由于單流道，高流速，污垢不易沉積。4.流阻較小。(a) (b)圖10 螺旋板式換熱器結(jié)構(gòu)示意圖（5）板翅式換熱器板翅式換熱器是一種傳熱效果更好，更為緊湊的板式換熱器，它是由平隔板和各種型式的翅片構(gòu)成板

14、束組裝而成，如圖23所示。在兩塊平行薄金屬板（平隔板）間，夾入波紋狀或其他形狀的翅片，兩邊以側(cè)條密封，即組成為一個單元體。各個單元體又以不同的疊積適當(dāng)排列，并用釬焊固定，成為常用的逆流或錯流式權(quán)翅式換熱器組裝件，或稱為板束，現(xiàn)時將帶有集流進出口的集流箱焊接到板束上，就成為板翅式換熱器。 圖11 板翅式換熱器作為一種新型的緊湊式換熱器。它的發(fā)展使得換熱器的效率提高到新的水平，結(jié)構(gòu)更緊湊。這種換熱器的采用，滿足了飛機發(fā)動機中間冷卻和內(nèi)燃機車發(fā)動機、汽車發(fā)動機冷卻的需要。由于具有體積小、質(zhì)量輕、效率高、可處理兩種以上介質(zhì)的優(yōu)點，板翅結(jié)構(gòu)換熱器迅速在石油化工、乙烯裝置中得到推廣使用。換熱器的清洗方法及

15、注意事項換熱器保持板片的清潔是保持高傳熱系數(shù)的重要條件之一。在板片間，介質(zhì)是沿著狹窄曲折的流道運動的，即使產(chǎn)生不太厚的垢層，也將引起流道的變化，顯著地影響流體的運動，使壓降增大，傳熱系數(shù)下降。1、 化學(xué)清洗法這種方法是將一種化學(xué)溶液循環(huán)地通過換熱器，使板片表面的污垢溶解、排出。此法不需要拆開換熱器，簡化了清洗過程，也減輕了清洗的勞動程度。由于板片波紋能促進清洗液劇烈湍流，有利于垢層溶解，所以化學(xué)清洗法是比較理想的方法。2、機械(物理)清洗法這種方法是將板片后用刷子進行人工洗刷，從而達到清除板片表面污垢的目的。此法雖然比較直接，但對較堅硬、較厚的垢層，不易清洗干凈。3、 綜合清洗法對于污垢層比較堅硬又較厚的情況，單純采用上述一種方法都難以清洗干凈。綜合法是先用化學(xué)清洗法軟化垢層，再用機械(物理)清洗法除去垢