固定管板式換熱器概述介紹：

換熱器按照結構形式可分為：固定管板式換熱器、浮頭式換熱器；U形管換熱器；填料函式換熱器。

固定管板式換熱器由兩端管板和殼體構成。由于其結構簡單，運用比較廣泛。

固定管板式換熱器是一種實現物料之間熱量傳遞的節能設備，是在石油、化工、石油化工、冶金、電力、輕工、食品等行業普遍應用的一種工藝設備。在煉油、化工裝置中換熱器占總設備數量的40%左右，占總投資的30%-45%。隨著節能技術的發展，應用領域不斷擴大，利用換熱器進行高溫和低溫熱能回收帶來了顯著的經濟效益。

 

固定管板式換熱器工作原理：

固定管板式換熱器管程和殼程中，流過不同溫度的流體，通過熱交換完成換熱。當兩流體的溫度差較大時，為了避免較高的溫差應力，通常在殼程的適當位置上，增加一個補償圈（膨脹節）。當殼體和管束熱膨脹不同時，補償圈發生緩慢的彈性變形來補償因溫差應力引起的熱膨脹。

固定管板式換熱器的兩端管板采用焊接方法與殼體連接固定。換熱管可為光管或低翅管。其結構簡單，制造成本低，能得到較小的殼體內徑，管程可分成多樣，殼程也可用縱向隔板分成多程，規格范圍廣，故在工程中廣泛應用。

固定管板式換熱器結構特點：

固定管板式換熱器主要有外殼、管板、管束、頂蓋（又稱封頭）等部件構成。在圓形外殼內，裝入平行管束，管束兩端用焊接或脹接的方法固定在管板上，兩塊管板與外管直接焊接，裝有進口或出口管的頂蓋用螺栓與外殼兩端法蘭相連。它的特點是結構簡單，沒有殼側密封連接，相同的殼體內徑排管*多，在有折流板的流動中旁路*小，管程可以分成任何管程數，因兩個管板由管子互相支撐，故在各種管殼式換熱器中它的管板*薄，造價*低，因而得到廣泛應用。這種換熱器的缺點是：殼程清洗困難，有溫差應力存在。當冷熱兩種流體的平均溫差較大，或殼體和傳熱管材料膨脹系數相差較大，熱應力*過材料的許用應力時，在殼體上需設膨脹節，由于膨脹節強度的限制，殼程壓力不能太高。這種換熱器適用于兩種介質溫差不大，或溫差較大但殼程壓力不高，及殼程介質清潔，不易結垢的場合。

固定管板式換熱器常見故障及對策：

在生產過程中，由于熱交換器管板受水分沖刷、氣蝕和微量化學介質的腐蝕，管板焊縫處經常出現滲漏，導致水和化工材料出現混合，生產工藝溫度難以控制，致使生成其它產品，嚴重影響產品*，降低產品等級。冷凝器管板焊縫滲漏后，企業通常利用傳統補焊的方法進行修復，管板內部易產生內應力，且難以消除，致使其它換熱器出現滲漏，企業通過打壓，檢驗設備修復情況，反復補焊、實驗，2～4人需要幾天時間才能修復完成，使用幾個月后管板焊縫再次出現腐蝕，給企業帶來人力、物力、財力的浪費，生產成本的增加。通過福世藍高分子復合材料的耐腐蝕性和抗沖刷性，通過提前對新換熱器的保護，這樣不僅有效治理了新換熱器存在的焊縫和砂眼問題，更避免了使用后化學物質腐蝕換熱器金屬表面和焊接點，在以后的定期維修時，也可以涂抹福世藍高分子復合材料來保護裸露的金屬；即使使用后出現了滲漏現象，也可以通過福世藍技術及時修復，避免了長時間的堆焊維修影響生產。正是由于此種精細化的管理，才使得換熱器滲漏問題出現的概率大大降低，不僅降低了換熱器的設備采購成本，更保證了產品*、生產時間，提高了產品競爭力。

固定管板式換熱器清洗要求：

　　 1．隔離設備系統，并將管板式換熱器里面的水排放干凈。
　　 2．采用高壓水清洗管道內存留的淤泥、藻類等雜質后，封閉系統。
　　 3．在隔離閥和交換器間裝上 球閥 （不小于1英寸=2.54厘米），進水和回水口都應安裝。
　　 4．接上輸送泵和連接導管，使清洗劑從換熱器的底部泵入，從頂部流出。
　　 5．開始向換熱器里泵入所需要的 福世泰克 清洗劑（比例可根據具體情況調整）。
　　 6．反復循環清洗到*的清洗時間。隨著循環的進展和沉積物的溶解，反應時產生的氣體也會增多，應隨時通過放氣閥將多余的空氣排出。隨著空氣的排出，凝汽器內的空間會增大，可加入適當的水，不要一開始就注入大量的水，可能會造成水的溢出。
　　 7． 循環中要定時檢查清洗劑的有效性，可以使用PH 試紙測定。如果溶液保持在PH值2‐3時，那么清洗劑仍然有效。如果清洗劑的PH 值達到5‐6時，需要再添加適量福世泰克清洗劑。*終溶液的PH值在2‐3時保持30分鐘沒有明顯變化，證明達到了清洗效果。
　　 注意：福世泰克清洗劑可以回收后重復使用，排放會造成浪費。
　　 8． 達到清洗時間后，回收清洗溶液。并用清水反復沖洗交換器，直到沖洗干凈至中性，用PH試紙測定PH值6~7。
　　 9． 完成清洗后既可開機運行。也可以打壓試驗，看是否有泄漏現象。如果有泄漏，可以采用美嘉華 高分子復合材料 進行修復保護，并且可以大大延長設備的使用壽命。
　　 10. 設備穩定后，記下當前的介質過流量、工作壓力、換熱效率等數據。
　　 11. 比較清洗前和清洗后數值的變化，就可以計算出該企業每個小時所節省的電費、煤費等生產費用及提高的工作效率，這正是企業采用福世泰克技術應用的價值補償。
　　 12．同樣的操作方法也可用于板式、框架式的熱交換器清洗。
　　 13. 如企業需要設備進行鈍化預膜處理，可按以下流程進行操作：將 鈍化預膜劑 按*稀釋比泵入設備中（同時在循環槽內懸掛試片）；按*時間循環、浸泡；檢測預膜效果（紅點法或藍點法）；排放；水沖洗干凈至中性（用PH試紙測定PH值6~7）。
　　 14. 鈍化預膜結束后，*好采用風機等通風設備將系統吹干，可確保并提升鈍化預膜效果。

固定管板式換熱器分類：

間壁式換熱器的類型 ：

夾套式換熱器：這種換熱器是在容器外壁安裝夾套制成,結構簡單;但其加熱面受容器壁面限制,傳熱系數也不高.為提高傳熱系數且使釜內液體受熱均勻,可在釜內安裝攪拌器.當夾套中通入冷卻水或無相變的加熱劑時,亦可在夾套中設置螺旋隔板或其它增加湍動的措施,以提高夾套一側的 給熱系數 .為補充傳熱面的不足,也可在釜內部安裝蛇管. 夾套式換熱器廣泛用于反應過程的加熱和冷卻。
沉浸式蛇管換熱器：這種換熱器是將金屬管彎繞成各種與容器相適應的形狀,并沉浸在容器內的液體中.蛇管換熱器的優點是結構簡單,能承受高壓,可用耐腐蝕材料制造;其缺點是容器內液體湍動程度低,管外給熱系數小.為提高傳熱系數,容器內可安裝攪拌器。
噴淋式換熱器：這種換熱器是將換熱管成排地固定在鋼架上，熱 流體 在管內流動,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程度較高的液膜,管外給熱系數較沉浸式增大很多.另外,這種換熱器大多放置在空氣流通之處,冷卻水的蒸發亦帶走一部分 熱量 ,可起到降低冷卻水溫度,增大傳熱推動力的作用.因此,和沉浸式相比,噴淋式換熱器的傳熱效果大有改善。
套管式換熱器： 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,另一種流體走環隙,兩者皆可得到較高的流速,故傳熱系數較大.另外,在套管換熱器中,兩種流體可為純逆流,對數平均推動力較大。套管換熱器結構簡單,能承受高壓,應用亦方便(可根據需要增減管段數目). 特別是由于套管換熱器同時具備傳熱系數大,傳熱推動力大及能夠承受高壓強的優點,在 *高壓 生產過程(例如操作壓力為3000大氣壓的高壓聚乙烯生產過程)中所用的換熱器幾乎全部是套管式。
板式換熱器： *典型的間壁式換熱器,它在工業上的應用有著悠久的歷史,而且至今仍在所有換熱器中占據主導地位。主體結構由換熱板片以及板間的膠條組成。長期在市場占據主導地位，但是其體積大，換熱效率低，更換膠條價格昂貴（膠條的更換費用大約占整個過程的1/3-1/2）.主要應用于液體-液體之間的換熱，行業內常稱為水水換熱，其換熱效率在5000w/m2.K。
　　 為提高管外流體給熱系數,通常在殼體內安裝一定數量的橫向折流檔板。折流檔板不僅可防止流體短路,增加流體速度,還迫使流體按規定路徑多次錯流通過管束,使湍動程度大為增加。常用的檔板有圓缺形和圓盤形兩種,前者應用更為廣泛.。
管殼式換熱器：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。在管殼換熱器內進行換熱的兩種流體,一種在管內流動,其行程稱為管程；一種在管外流動,其行程稱為殼程。管束的壁面即為傳熱面。管子的型號不一，過程一般為直徑16mm 20mm或者25mm三個型號，管壁厚度一般為1mm，1.5mm，2mm以及2.5mm。進口換熱器，直徑*低可以到8mm，壁厚僅為0.6mm。大大提高了換熱效率，在國內市場逐漸推廣開來。管殼式換熱器，螺旋管束設計，可以*大限度的增加湍流效果，加大換熱效率。內部殼層和管層的不對稱設計，*大可以達到4.6倍。這種不對稱設計，決定其在汽-水換熱領域的廣泛應用。*大換熱效率可以達到14000w/m2.k，大大提高生產效率，節約成本。
　　 同時，由于管殼式換熱器多為金屬結構，隨著我國新版GMP的推出，不銹鋼316L為主體的換熱器，將成為飲料，食品，以及制藥行業的必選。
雙管板換熱器 也稱P型換熱器：是在管殼式換熱器的兩頭各加一個管板，可以有效防止泄漏造成的污染。而國產*較少，價格昂貴，一般在10萬元以上，進口可以到幾十萬。符合新版GMP規定，雖價格昂貴，但決定其市場廣闊。

混合式換熱器：

混合式熱交換器 是依靠冷、熱流體直接接觸而進行傳熱的，這種傳熱方式避免了傳熱間壁及其兩側的污垢熱阻，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、循環水的冷卻、汽-水之間的混合加熱、蒸汽的冷凝等等。它的應用遍及化工和冶金企業、動力工程、空氣調節工程以及其它許多生產部門中。
　　 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)
　　 在這種設備中，用自然通風或機械通風的方法，將生產中已經提高了溫度的水進行冷卻降溫之后循環使用，以提高系統的經濟效益。例如熱力發電廠或核電站的循環水、合成氨生產中的冷卻水等，經過水冷卻塔降溫之后再循環使用，這種方法在實際工程中得到了廣泛的使用。
(2)氣體洗滌塔(或稱洗滌塔)
　　 在工業上用這種設備來洗 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*廣泛的用途是冷卻氣體，而冷卻所用的液體以水居多?？照{工程中廣泛使用的噴淋室，可以認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空氣進行冷卻，而且還可對其進行加熱處理。但是，它也有對水質要求高、占地面積大、 水泵 耗能多等缺點：所以，在一般建筑中，噴淋室已不常使用或僅作為加濕設備使用。但是，在以調節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行傳熱，并一同進入擴散管，在擴散管的出口達到同一壓力和溫度后送給用戶。
(4)混合式冷凝器
　　 這種設備一般是用水與蒸汽直接接觸的方法使蒸汽冷凝。

蓄熱式換熱器：

蓄熱式換熱器 用于進行蓄熱式換熱的設備。內裝 固體 填充物，用以貯蓄熱量。一般用耐火磚等砌成火格子（有時用金屬波形帶等）。換熱分兩個階段進行。*階段，熱氣體通過火格子，將熱量傳給火格子而貯蓄起來。第二階段，冷氣體通過火格子，接受火格子所儲蓄的熱量而被加熱。這兩個階段交替進行。通常用兩個蓄熱器交替使用，即當熱氣體進入一器時，冷氣體進入另一器。常用于冶金工業，如煉鋼平爐的蓄熱室。也用于化學工業，如煤氣爐中的空氣預熱器或 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介質混合要求比較低的場合。

陶瓷換熱器：

陶瓷換熱器：是一種新型的列管式高溫熱能回收裝置，主要成份為碳化硅，可以廣泛用于冶金、機械、建材、化工等行業，直接回收各種 工業窯爐 排放的850－1400℃高溫煙氣余熱，以獲得高溫助燃空氣或工藝氣體。
　　 研制成的這種裝置的換熱 元件 材料系一種新型碳化硅工程陶瓷，它具有耐高溫和抗熱沖擊的優異性能，從 1000 ℃ 風冷至室溫，反復50 次以上不出現裂紋；導熱系數與 不銹鋼 等同；在氧化性和酸性介質中具有良好的耐蝕性。在結構上成功地解決了熱補償和較好地解決了氣體密封問題。該裝置傳熱效率高，節能效果顯著，用以預熱助燃空氣或加熱某些過程的工藝氣體，可節約一次能源，燃料節約率可達30 %－55%，并可強化工藝過程，顯著提高生產能力。
　　 陶瓷換熱器的生產工藝與窯具的生產工藝基本相同，導熱性與抗氧化性能是材料的主要應用性能。它的原理是把陶瓷換熱器放置在 煙道 出口較近，溫度較高的地方，不需要摻冷風及高溫保護，當 窯爐 溫度1250-1450℃時，煙道出口的溫度應是1000-1300 ℃ ，陶瓷換熱器回收余熱可達到450-750 ℃ ，將回收到的的熱空氣送進窯爐與 燃氣 形成混合氣進行燃燒，這樣直接降低生產成本，增加經濟效益。
　　 陶瓷換熱器在金屬換熱器的使用局限下得到了很好的發展， 因為它較好地解決了耐腐蝕，耐高溫等課題 。它的主要優點是：導熱性能好，高溫強度高，抗氧化、抗熱震性能好。壽命長，維修量小，性能可靠穩定，操作簡便。

固定管板式換熱器發展歷史：

板式換熱器

二十世紀20年代出現 板式換熱器 ，并應用于 食品工業 。以板代管制成的換熱器，結構緊湊，傳熱效果好，因此陸續發展為多種形式。30年代初， 瑞典 *制成 螺旋板換熱器 。接著英國用 釬焊 法制造出一種由銅及其合金材料制成的 板翅式換熱器 ，用于飛機發動機的散熱。30年代末，瑞典又制造出*臺 板殼式換熱器 ，用于紙漿工廠。在此期間，為了解決強腐蝕性介質的換熱問題，人們對新型材料制成的換熱器開始注意。

板面式換熱器

　　 60年代左右，由于空間技術和*科學的迅速發展，迫切需要各種*能緊湊型的換熱器，再加上沖壓、釬焊和密封等技術的發展，換熱器制造工藝得到進一步完善，從而推動了緊湊型 板面式換熱器 的蓬勃發展和廣泛應用。此外，自60年代開始，為了適應高溫和高壓條件下的換熱和節能的需要，典型的管殼式換熱器也得到了進一步的發展。70年代中期，為了強化傳熱，在研究和發展熱管的基礎上又創制出熱管式換熱器。
　　 換熱器按傳熱方式的不同可分為混合式、蓄熱式和間壁式三類。
　　 混合式換熱器是通過冷、熱流體的直接接觸、混合進行熱量交換的換熱器，又稱接觸式換熱器。由于兩流體混合換熱后必須及時分離，這類換熱器適合于氣、液兩流體之間的換熱。例如，化工廠和發電廠所用的 涼水塔 中，熱水由上往下噴淋，而冷空氣自下而上吸入，在填充物的水膜表面或飛沫及水滴表面，熱水和冷空氣相互接觸進行換熱，熱水被冷卻，冷空氣被加熱，然后依靠兩流體本身的密度差得以及時分離。
　　 蓄熱式換熱器是利用冷、熱流體交替流經蓄熱室中的蓄熱體(填料)表面，從而進行熱量交換的換熱器，如煉焦爐下方預熱空氣的蓄熱室。這類換熱器主要用于回收和利用高溫廢氣的熱量。以回收冷量為目的的同類設備稱蓄冷器，多用于空氣分離裝置中。
　　 間壁式換熱器的冷、熱流體被固體間壁隔開，并通過間壁進行熱量交換的換熱器，因此又稱 表面式換熱器 ，這類換熱器應用*廣。
　　 間壁式換熱器根據傳熱面的結構不同可分為管式、板面式和其他型式。 管式換熱器 以管子表面作為傳熱面，包括蛇管式換熱器、套管式換熱器和管殼式換熱器等；板面式換熱器以板面作為傳熱面，包括板式換熱器、螺旋板換熱器、板翅式換熱器、板殼式換熱器和 傘板換熱器 等；其他型式換熱器是為滿足某些特殊要求而設計的換熱器，如 刮面式換熱器 、 轉盤式換熱器 和 空氣冷卻器 等。
　　 換熱器中流體的相對流向一般有順流和逆流兩種。順流時，入口處兩流體的溫差*大，并沿傳熱表面逐漸減小，至出口處溫差為*小。逆流時，沿傳熱表面兩流體的溫差分布較均勻。在冷、熱流體的進出口溫度一定的條件下，當兩種流體都無相變時，以逆流的平均溫差*大順流*小。
　　 在完成同樣傳熱量的條件下，采用逆流可使平均溫差增大，換熱器的傳熱面積減??；若傳熱面積不變，采用逆流時可使加熱或 冷卻流體 的消耗量降低。前者可節省 設備費 ，后者可節省操作費，故在設計或生產使用中應盡量采用逆流換熱。
　　 當冷、熱流體兩者或其中一種有物相變化(沸騰或冷凝)時，由于相變時只放出或吸收汽化潛熱，流體本身的溫度并無變化，因此流體的進出口溫度相等，這時兩流體的溫差就與流體的流向選擇無關了。除順流和逆流這兩種流向外，還有錯流和折流等流向。
　　 在傳熱過程中，降低間壁式換熱器中的熱阻，以提高傳熱系數是一個重要的問題。熱阻主要來源于間壁兩側粘滯于傳熱面上的流體薄層(稱為邊界層)，和換熱器使用中在壁兩側形成的污垢層，金屬壁的熱阻相對較小。
　　 增加流體的流速和擾動性，可減薄邊界層，降低熱阻提高給熱系數。但增加流體流速會使能量消耗增加，故設計時應在減小熱阻和降低能耗之間作合理的協調。為了降低污垢的熱阻，可設法延緩污垢的形成，并定期清洗傳熱面。
　　 一般換熱器都用金屬材料制成，其中碳素鋼和低合金鋼大多用于制造中、低壓換熱器；不銹鋼除主要用于不同的耐腐蝕條件外， 奧氏體不銹鋼 還可作為耐高、低溫的材料；銅、鋁及其合金多用于制造低溫換熱器；鎳合金則用于高溫條件下； 非金屬材料 除制作墊片零件外，有些已開始用于制作非金屬材料的耐蝕換熱器，如石墨換熱器、 氟塑料換熱器 和 玻璃換熱器 等。