O 高廣超 張?chǎng)?李超

（中國(guó)石油天然氣集團(tuán)大慶煉化公司 黑龍江 163000）

換熱器的研究發(fā)展現(xiàn)狀

O 高廣超 張?chǎng)?李超

（中國(guó)石油天然氣集團(tuán)大慶煉化公司 黑龍江 163000）

隨著現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展，在保護(hù)生態(tài)環(huán)境下的能源緊缺問(wèn)題逼迫著人們尋找新能源的開(kāi)發(fā)，換熱器是一種重要的在不同溫度的的不同介質(zhì)之間實(shí)現(xiàn)熱量交換的設(shè)備，在世界能源危機(jī)不斷加劇的情形下，換熱器的強(qiáng)化傳熱技術(shù)備受關(guān)注，大量的相關(guān)研究也是層出不窮，都在努力解決能源短缺問(wèn)題。換熱器在化工、動(dòng)力、原子能方面的應(yīng)用不僅節(jié)約了能源，保護(hù)了生態(tài)環(huán)境，更是大大地降低了成本，為企業(yè)爭(zhēng)取到了更多的利潤(rùn)。本研究主要介紹了我國(guó)換熱器的現(xiàn)狀，包括換熱器的基本概念、工作原理、維修清理中的注意事項(xiàng)、分類(lèi)、發(fā)展難題等等，旨在提高我國(guó)換熱器的進(jìn)一步發(fā)展，為我國(guó)的能源問(wèn)題更好解決出一份力。

換熱器；發(fā)展現(xiàn)狀；技術(shù)進(jìn)展

前言

換熱器又稱(chēng)熱交換器，是將熱流體的部分熱量傳遞給冷流體的設(shè)備，實(shí)現(xiàn)熱量的傳遞。熱換器在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，在食品、化工、石油、制藥、機(jī)械等領(lǐng)域都有涉及。換熱器存在的形式既可以是一種單位設(shè)備，如加熱器、冷卻器等，也可以不是獨(dú)立存在的，比如是某一工藝設(shè)備的組成部分。熱換器的不斷更新發(fā)展不僅是熱換器行業(yè)自身的發(fā)展，更是為使用熱換器的各個(gè)工業(yè)行業(yè)的能源問(wèn)題的解決提供好的途徑?，F(xiàn)在換熱器生產(chǎn)企業(yè)眾多，產(chǎn)品科技含量不斷提升，企業(yè)創(chuàng)新能力不斷加強(qiáng)，核心競(jìng)爭(zhēng)力不斷提高，為工業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到了帶頭作用。但是目前仍然有許多問(wèn)題在制約著換熱器的發(fā)展，即使這樣也要迎難而上，破解難題，建立更知名的可信耐的換熱器品牌，創(chuàng)新發(fā)展化熱器技術(shù)。

一、熱換器的工作原理及維修清理

1.工作原理

換熱器按照傳熱原理可以分為表面式換熱器、蓄熱式換熱器、流體連接間接式換熱器、直接接觸式換熱器。但總的來(lái)說(shuō)，換熱器就是遵循了熱平衡的原理，簡(jiǎn)而言之就是把高溫物體的熱量傳送給低溫物體。在傳熱工程中，其內(nèi)部有兩個(gè)管道回路，一個(gè)是熱源溫度高，另一個(gè)溫度低是被加熱源，通過(guò)熱源將熱量傳輸給被加熱源來(lái)提高被加熱源的溫度。而且在加熱源之前有個(gè)調(diào)節(jié)閥用來(lái)控制被加熱源的溫度，用調(diào)節(jié)閥來(lái)控制所需的熱量的程度和時(shí)間點(diǎn)等。

2.維修清理注意事項(xiàng)

“十一五”以來(lái)，我國(guó)在大型煉油、大型煤化工、大乙烯等項(xiàng)目的建設(shè)中投資力度加大，規(guī)模也越來(lái)越大，換熱器的應(yīng)用也越來(lái)越廣。換熱器長(zhǎng)期的使用中難免會(huì)需要清洗和出現(xiàn)問(wèn)題需要維修等，這樣可以延長(zhǎng)換熱器的使用壽命，減少企業(yè)的成本。但是在換熱器的維修和清理中有許多的注意事項(xiàng)，不嚴(yán)格按照注意事項(xiàng)可能導(dǎo)致?lián)Q熱器的損壞，增加企業(yè)的成本。在維修或者清理之前要注意先把設(shè)備系統(tǒng)隔離并且將換熱器里面的水排出。在使用清潔劑之前先用高水壓將管道內(nèi)的藻類(lèi)、可見(jiàn)顆粒物排出。注意在連接導(dǎo)管、輸送泵之前要保持系統(tǒng)關(guān)閉，防止外界物質(zhì)進(jìn)入。在進(jìn)水口、出水口、交換器、隔離閥都連接上球閥，連接導(dǎo)管，讓清潔劑從換熱器底部進(jìn)入，上部流出，不斷循環(huán)以保證雜志溶解。清潔劑還要注意不斷檢測(cè)其PH值保持在2—3，持續(xù)三十分鐘后即可沖洗，沖洗要注意反復(fù)沖洗直到PH值呈中性時(shí)方可。在清洗完后正式開(kāi)機(jī)運(yùn)行之前進(jìn)行打壓測(cè)試，檢測(cè)是否在清洗中損壞系統(tǒng)。如果有損壞，要立即運(yùn)用高分子材料進(jìn)行修補(bǔ)，以此來(lái)延長(zhǎng)換熱器的使用壽命，節(jié)約資源，高效利用。后期保養(yǎng)也要格外注意，采用高品質(zhì)的保養(yǎng)方式和保養(yǎng)材料，定期按時(shí)也很重要，做到有序的管理，科學(xué)使用保養(yǎng)。

二、典型的熱換器類(lèi)型

1.管式換熱器

管式換熱器主要分為套管式換熱器和管殼式換熱器。套管式換熱器如字面意思，是將直徑不同的管進(jìn)行同心套接，然后將多個(gè)元件用u型彎管連接而成的。而管殼式換熱器是由殼體、折流板等部分組成，管束安裝在殼體內(nèi)部，再把一端或者兩端固定在管板上面。而管板與管箱的連接方式也多種多樣了，可以焊接也可以用螺栓，但是連接處的檢測(cè)就需要格外嚴(yán)格了，要充分保障連接處無(wú)縫隙，質(zhì)量確保。套管式換熱器運(yùn)用范圍主要是用于傳熱面積需求不大的地方，只能小范圍運(yùn)用，主要是小空間的建筑室內(nèi)。因?yàn)樗恼嫉孛娣e較大，管與管連接所用的接頭過(guò)多，發(fā)生泄漏的可能性也隨之增大，如果工程量過(guò)大就會(huì)使得發(fā)生泄漏的可能性也隨之增大，后期的危險(xiǎn)性大，承擔(dān)過(guò)大風(fēng)險(xiǎn)造成不必要的費(fèi)用。所用材料多，物質(zhì)流動(dòng)的阻力也增大，加熱的效率降低，而且能覆蓋的面積也減少了。但是它的優(yōu)點(diǎn)是組合方式簡(jiǎn)單易懂，損壞后無(wú)需專(zhuān)人也能大概看懂問(wèn)題所在，所需的專(zhuān)業(yè)知識(shí)少。維修清洗便捷，適合高溫、高壓的流體物質(zhì)使用。管殼式換熱器依靠其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)易、安全性能高、承受高溫高壓能力強(qiáng)等優(yōu)良性能，所以在目前的大多數(shù)工業(yè)工程中使用比例大。管殼式換熱器按照不同的分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)可以分為不同的種類(lèi)。根據(jù)其結(jié)構(gòu)不同可以分為固定管板式換熱器、浮頭式換熱器、U型管式換熱器等等。

2.板面式換熱器

板面式換熱器顧名思義就是通過(guò)板面進(jìn)行換熱的換熱器。板面一般不是平滑的表面，是有凹凸不平的紋路，流體通過(guò)板面時(shí)造成擾動(dòng)提高熱效率。板面式換熱器的優(yōu)點(diǎn)是占地面積較小，能省下更大的空間，也會(huì)對(duì)室內(nèi)的美觀(guān)減少影響。相比于管殼式換熱器，板面式質(zhì)量更輕，所用的材料更少，而且凹凸不平的版面使得傳熱效率更高。由于其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，使得流體能在較低的速度下就到達(dá)端流狀態(tài)，加強(qiáng)了傳熱，節(jié)省了不少時(shí)間，提高效率。但是板式換熱器流道狹窄，處理量小，流動(dòng)阻力大，承受高壓高溫效果也較差的缺點(diǎn)。板面式換熱器形式多種多樣，可分為板式換熱器、板殼式換熱器、螺旋板式換熱器傘板式換熱器等等。螺旋式換熱器由于其螺旋狀的外形，能促使流體隨螺旋狀自動(dòng)流動(dòng)，易于沖刷，不易結(jié)垢。

三、換熱器產(chǎn)業(yè)面臨的問(wèn)題以及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

1.面臨的問(wèn)題

中國(guó)換熱器產(chǎn)業(yè)起步較晚，上個(gè)世紀(jì)五六十年代才起步，在技術(shù)上和經(jīng)驗(yàn)上與起步更早的許多先進(jìn)國(guó)家相比難免有不足。衡量換熱器是否具備先進(jìn)性、合理性、可靠性等特點(diǎn)要考察傳熱器的傳熱效率、流體阻力、材料用量、成本、強(qiáng)度、壽命等。要提升這些方面的技術(shù)問(wèn)題，多多借鑒國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)。污垢問(wèn)題一直是困擾熱阻參數(shù)測(cè)驗(yàn)的難點(diǎn)，系統(tǒng)使用時(shí)間一長(zhǎng)難免產(chǎn)生污垢問(wèn)題，在國(guó)內(nèi)主要采用物理和化學(xué)兩種方法去污，但是在物理和化學(xué)的除污垢方式有很多的有待改進(jìn)之處。所以在去除污垢上的研究還需要大力投入，還有借鑒國(guó)外關(guān)于污垢臨界值測(cè)定等技術(shù)，設(shè)定好處污垢的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，有標(biāo)準(zhǔn)可以參考。還有在高溫高壓環(huán)境下，怎樣提高材料的承受力，增長(zhǎng)其使用期限，減少材料變形的可能性也是我們一直要探究的問(wèn)題。還有在管材連接、焊接上所使用的材料、結(jié)構(gòu)與國(guó)外相比都有極大的提升空間，密封性良好才能保證換熱器的正常運(yùn)行，減少泄露的可能性。在管殼式換熱器中還要增強(qiáng)對(duì)管束防震功效的關(guān)注，當(dāng)流體穿過(guò)管道時(shí)引起的振動(dòng)，受到卡門(mén)旋渦的影響，可能導(dǎo)致管束震動(dòng)，造成一定的經(jīng)濟(jì)損失。

2.未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

未來(lái)工業(yè)生產(chǎn)上對(duì)換熱器的要求是：傳熱效率高、流體阻力??；強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性都要足夠；結(jié)構(gòu)合理，節(jié)省材料，成本較低；制造、裝拆、檢修方便等。產(chǎn)品高效化、節(jié)能化、大型化都將是換熱器產(chǎn)業(yè)發(fā)展的方向。國(guó)家要大力建設(shè)節(jié)約型環(huán)保社會(huì)，這一方面將促進(jìn)換熱器產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，國(guó)家提供足夠的支持力度，刺激換熱器行業(yè)的積極性。另一方面也將引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)向高效、環(huán)保、節(jié)能方面發(fā)展。2013年，國(guó)務(wù)院頒布了《能源發(fā)展的“十二五”規(guī)劃》，規(guī)劃中的條例表明了基于石油、化工等行業(yè)的需求將穩(wěn)定增長(zhǎng)。市場(chǎng)的廣闊需求和國(guó)家的大力支持都推動(dòng)著換熱器產(chǎn)業(yè)在技術(shù)上的革新和在品種上的多樣化趨勢(shì)。國(guó)家的資金和政策支持引領(lǐng)更多的人才投入和精力投入，必然推動(dòng)換熱器行業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展。

四、總結(jié)

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，工業(yè)化進(jìn)程加快，能源短缺問(wèn)題成為世界性難題，新能源的開(kāi)發(fā)、節(jié)能環(huán)保都成為世界共同關(guān)注的話(huà)題。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)換熱器行業(yè)在節(jié)能增效、提高傳熱效率、降低降壓方面都取得了顯著的成績(jī)。但是在技術(shù)上，與國(guó)外的換熱器相比依然有很多難題需要去克服。我國(guó)在換熱、散熱、冷卻設(shè)備上都是強(qiáng)大的重要的市場(chǎng)，市場(chǎng)需求量大?；趪?guó)家政策的支持和市場(chǎng)日益增長(zhǎng)的需求量，我國(guó)換熱器產(chǎn)業(yè)具有一個(gè)很好的前景，是蓬勃發(fā)展的朝陽(yáng)企業(yè)。

[1]祝銀海,厲彥忠.板翅式換熱器翅片通道中流體流動(dòng)與傳熱的算流體力學(xué)模擬[J].化工學(xué)報(bào),2006,57(5):1102-1106.

[2]陳永東，陳學(xué)東.LNG成套裝置換熱器關(guān)鍵技術(shù)分析[J].天然氣工業(yè)，2010，30(1)：96-100.

[3]陳永東，周兵，程沛.LNG工廠(chǎng)換熱技術(shù)的研究進(jìn)展[J].天然氣工業(yè)，2012，32(10)：80-85.

The Research and Development Status of Heat Exchanger

Gao Guangchao,Zhang Xin, Li Chao
（DaQing Refining & Chemical Company of CPNC,Heilongjiang,163000）

With the rapid development of modern industry, the problem of energy shortage under the protection of ecological environment drives people to seek out the exploitation of new energy. Heat exchanger is one important kind of heat exchange equipment for heat exchage among different medias in different temperature, and in the case of the aggravation of world energy crisis, the strengthening heat exchanging technology of heat transfer has attracted much attention, furthermore,a large number of related researches also emerge endlessly, which are aiming at solving the problem of energy shortage.The application of Heat exchanger in chemical industry, power, and atomic energy has not only save energy and protect the ecological environment, but also greatly reduce the cost and bring much more benefit to enterprises.This study mainly introduces the present situation of Cheat exchanger in our country,which includes the basic concept, working principle and announcements,classification and development problems etc.in the maintenance and cleaning of the heat exchanger, in order to improve the further development of heat exchanger in our country and provide help for the better solving of our country's energy problems.

heat exchanger；development status；technical progress

T

A

高廣超（1986～），男，大慶煉化公司一套A R G G車(chē)間，研究方向：設(shè)備制造及控制。張?chǎng)危?988～），男，大慶煉化公司異構(gòu)脫蠟車(chē)間，研究方向：設(shè)備制造及控制。李超（1988～），男，大慶煉化公司一套A R G G車(chē)間，研究方向：設(shè)備制造及控制。