換熱器

隨著供暖季的到來，一種名為“蹭暖器”的換熱裝置悄然流行，這種裝置學名叫做“換熱器”，因為其功能和工作原理的原因，又被大家俗稱為“過水熱”和“蹭暖器”。這種裝置安裝在供暖管道和自來水管之間，可將冰涼的自來水變成免費熱水。

蹭暖器的原理是利用暖氣高溫熱水的熱量將自來水加熱，產熱水多，水溫高，與暖氣熱水溫度的溫差在5℃左右，暖氣熱水快速循環，提供源源不斷的熱量，故可以實現全天候連續供應乾淨的熱水。

換熱器分為3種，分別是板式換熱器、暖氣片式換熱器和釺焊板式換熱器。換熱器是有體積的，內部可以儲存一定量的水。片數越多體積越大的，其內部儲存的水自然也就更多，如果片數達到了100片，就可以儲存四分之一桶水。這些儲存的水在內部和暖氣水長時間換熱，溫度會非常接近暖氣水溫。

在一些五金批發市場，能看到多種樣式的“換熱器”。這些“換熱器”有的外觀像暖氣，有的像一個鐵盒子，介面有在同側的，也有在異側的，片數不等，可依個人需要選擇，甚至還可以訂做。

板式換熱器結垢的清洗方式

1、清洗劑的選擇

清洗劑的選擇，目前採用的是酸洗，它包括有機酸和無機酸。有機酸主要有：草酸、甲酸等。無機酸主要有：鹽酸、硝酸等。根據換熱器結垢和工藝、材質和水垢成分分析得出：

1)換熱器流通面積小，內部結構複雜，清洗液若產生沉澱不易排放。

2)換熱器材質為鎳鈦合金，使用鹽酸為清洗液．容易對板片產生強腐蝕，縮短換熱器的使用壽命。

通過反覆試驗發現，選擇甲酸作為清洗液效果最佳。在甲酸清洗液中加入緩衝劑和表面活性劑，清洗效果更好，並可降低清洗液對板片的腐蝕。通過對水垢樣本的化學試驗研究表明，甲酸能夠有效地清除水垢。通過酸液浸泡試驗，發現甲酸能有效地清除附在板片上的水垢，同時它對換熱器板片的腐蝕作用也很小。

2、清除水垢的基本原理

1)溶解作用：酸溶液容易與鈣、鎂、碳酸鹽水垢發生反應，生成易溶化合物，使水垢溶解。

2)剝離作用：酸溶液能溶解金屬表面的氧化物．破壞與水垢的結合。從而使附著在金屬氧化物表面的水垢剝離。並脫落下來。

3)氣掀作用：酸溶液與鈣、鎂、碳酸鹽水垢發生反應后，產生大量的二氧化碳。二氧化碳氣體在溢出過程中。對於難溶或溶解較慢的水垢層，具有一定的掀動力，使水垢從換熱器受熱表面脫落下來。

4)疏鬆作用：對於含有硅酸鹽和硫酸鹽混合水垢，由於鈣、鎂、碳酸鹽和鐵的氧化物在酸溶液中溶解，殘留的水垢會變得疏鬆，很容易被流動的酸溶液沖刷下來。

蹭暖器暖氣片中的水並不幹凈，由於供熱水是經過處理的工業用水，不僅含有有機污染物，而且含有大量致病菌群和工業化學的鹼性成分。如果買到的換熱器質量不夠好，內部發生腐蝕就會導致暖氣片中的水和自來水混在一起，危害人的健康。

換熱器內的管道經過熱水反覆沖刷后很容易產生破裂，並導致供熱系統、供暖系統高壓的熱水進入低壓的自來水管網，從而影響飲水安全。青島就曾經發生私自安裝“蹭暖器”，在使用過程中由於暖氣片中熱水壓力高於自來水壓力，導致管道破裂，造成暖氣片中熱水倒灌入自來水管道中影響整個小區飲水。

這種裝置實際上就是在偷熱量。這樣的換熱器是把暖氣的熱量轉移到自來水上，每家每戶都有固定的暖氣片數量，平時只要燒5噸煤整個樓就會熱，但是安裝了換熱器，就相當於增加了暖氣片的數量，5噸煤就不能滿足供暖需求了，也許燒8噸煤才能提供足夠的熱量達到規定的標準溫度。

換熱器是將熱流體的部分熱量傳遞給冷流體的設備，又稱熱交換器。換熱器是實現化工生產過程中熱量交換和傳遞不可缺少的設備。在石油、化工、輕工、製藥、能源等工業生產中，常常用作把低溫流體加熱或者把高溫流體冷卻，把液體汽化成蒸汽或者把蒸汽冷凝成液體。換熱器既可是一種單元設備，如加熱器、冷卻器和凝汽器等；也可是某一工藝設備的組成部分，如氨合成塔內的換熱器。換熱器是化工生產中重要的單元設備，根據統計，熱交換器的噸位約佔整個工藝設備的20%有的甚至高達30%，其重要性可想而知。

管殼式

管殼式換熱器是一個量大而品種繁多的產品，迫切需要新的耐磨損、耐腐蝕、高強度材料。我國在發展不鏽鋼銅合金複合材料、鋁鎂合金及碳化硅等非金屬材料等方面都有不同程度的進展，其中尤以鈦材發展較快。鈦對海水、氯鹼、醋酸等有較好的抗腐蝕能力，如再強化傳熱，效果將更好，一些製造單位已較好的掌握了鈦材的加工製造技術。對材料的噴塗，我國已從國外引進生產線。鋁鎂合金具有較高的抗腐蝕性和導熱性，價格比鈦材便宜，應予注意。國內在節能增效等方面改進換熱器性能，提高傳熱效率，減少傳熱面積降低壓降，提高裝置熱強度等方面的研究取得了顯著成績。換熱器的大量使用有效的提高了能源的利用率，使企業成本降低，效益提高。

2016年換熱器行業規模突破1000億元，2020年實現由換熱器生產大國邁入世界換熱器強國的行列的奮鬥目標，為加快振興我國裝備製造業做出貢獻。產品精度、性能、壽命和可靠性達到同期國外大公司同類產品水平，重大裝備配套換熱器實現國產化：設計和製造技術達到同期國外大公司水平，有一批核心技術的自主知識產權；有3-5家擁有自主知識產權和世界知名品牌、國際競爭力較強的優勢企業；行業生產和銷售總規模位居世界前列，有2-3家內資控股企業進入世界換熱器銷售額前10名；行業生產集中度達到80以上。這些都將為換熱器行業提供更加廣闊的發展空間。未來，國內市場需求將呈現以下特點：對產品質量水平提出了更高的要求，如環保、節能型產品將是今後發展的重點；要求產品性價比提高；對產品的個性化、多樣化的需求趨勢強烈；逐漸注意品牌產品的選用；大工程項目青睞大企業或企業集團產品。

間壁式

夾套式換熱器這種換熱器是在容器外壁安裝夾套製成，結構簡單；但其加熱面受容器壁面限制，傳熱係數也不高。為提高傳熱係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係數。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於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，並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，可用耐腐蝕材料製造；其缺點是容器內液體湍動程度低，管外給熱係數小。為提高傳熱係數，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，管外給熱係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製成的同心套管，並由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，故傳熱係數較大。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). 特別是由於套管換熱器同時具備傳熱係數大，傳熱推動力大及能夠承受高壓強的優點。

板式

最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佔據主導地位。主體結構由換熱板片以及板間的膠條組成。長期在市場佔據主導地位，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佔整個過程的1/3-1/2）。主要應用於液體-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係數，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.。

由於中國新版GMP的推出，板式換熱將逐漸退出食品，飲料，製藥等衛生級別高的行業。

列管式

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，內部裝有平行管束或者螺旋管，管束兩端固定於管板上。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，直徑最低可以到8mm，壁厚僅為0.6mm。大大提高了換熱效率，2012年來也在國內市場逐漸推廣開來。管殼式換熱器，螺旋管束設計，可以最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，最大可以達到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。最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，由於管殼式換熱器多為金屬結構，隨著中國新版GMP的推出，不鏽鋼316L為主體的換熱器，將成為飲料，食品，以及製藥行業的必選。

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。市場上國產品牌較少，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

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，都可以採用混合式熱交換器，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後循環使用，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後再循環使用，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，氣體的增濕或乾燥等。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、佔地面積大、水泵耗能多等缺點：所以，在一般建築中，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、捲煙廠等仍大量使用！

(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，並一同進入擴散管，在擴散管的出口達到同一壓力和溫度後送給用戶。

(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

蓄熱式換熱器用於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。第一階段，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。常用於冶金工業，如鍊鋼平爐的蓄熱室。也用於化學工業，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於對介質混合要求比較低的場合。

陶瓷

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，可以廣泛用於冶金、機械、建材、化工等行業，直接回收各種工業窯爐排放的850－1400℃高溫煙氣餘熱，以獲得高溫助燃空氣或工藝氣體。

陶瓷換熱器

研製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衝擊的優異性能，從 1000 ℃ 風冷至室溫，反覆50 次以上不出現裂紋；導熱係數與不鏽鋼等同；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%，並可強化工藝過程，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℃，陶瓷換熱器回收餘熱可達到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。

浮頭式

設計要求

隨著經濟的發展，各種不同型式和種類的換熱器發展很快，新結構、新材料的換熱器不斷湧現。為了適應發展的需要，中國對某些種類的換熱器已經建立了標準，形成了系列。完善的換熱器在設計或選型時應滿足以下基本要求：

（1）合理地實現所規定的工藝條件；

（2）結構安全可靠；

（3）便於製造、安裝、操作和維修；

（4）經濟上合理。

浮頭式換熱器的一端管板與殼體固定，而另一端的管板可在殼體內自由浮動，殼體和管束對膨脹是自由的，故當兩張介質的溫差較大時，管束和殼體之間不產生溫差應力。浮頭端設計成可拆結構，使管束能容易的插入或抽出殼體。（也可設計成不可拆的）。這樣為檢修、清洗提供了方便。但該換熱器結構較複雜，而且浮動端小蓋在操作時無法知道泄露情況。因此在安裝時要特別注意其密封。

浮頭換熱器的浮頭部分結構，按不同的要求可設計成各種形式，除必須考慮管束能在設備內自由移動外，還必須考慮到浮頭部分的檢修、安裝和清洗的方便。

在設計時必須考慮浮頭管板的外徑Do。該外徑應小於殼體內徑Di，一般推薦浮頭管板與殼體內壁的間隙b1=3~5mm。這樣，當浮頭出的鉤圈拆除后，即可將管束從殼體內抽出。以便於進行檢修、清洗。浮頭蓋在管束裝入后才能進行裝配，所以在設計中應考慮保證浮頭蓋在裝配時的必要空間。

鉤圈對保證浮頭端的密封、防止介質間的串漏起著重要作用。隨著襆頭式換熱器的設計、製造技術的發展，以及長期以來使用經驗的積累，鉤圈的結構形式也得到了不段的改進和完善。

鉤圈一般都為對開式結構，要求密封可靠，結構簡單、緊湊、便於製造和拆裝方便。

浮頭式換熱器以其高度的可靠性和廣泛的適應性，在長期使用過程中積累了豐富的經驗。儘管受到不斷湧現的新型換熱器的挑戰，但反過來也不斷促進了自身的發展。故迄今為止在各種換熱器中扔佔主導地位。

優點：

（1）管束可以抽出，以方便清洗管、殼程；

（2）介質間溫差不受限制；

（3）可在高溫、高壓下工作，一般溫度小於等於450度，壓力小於等於6.4兆帕；

（4）可用於結垢比較嚴重的場合；

（5）可用於管程易腐蝕場合。

缺點：

（1）小浮頭易發生內漏；

（2）金屬材料耗量大，成本高20%；

（3）結構複雜

製造工藝

選取換熱設備的製造材料及牌號，進行材料的化學成分檢驗，機械性能合格后，對鋼板進行矯形，方法包括手工矯形，機械矯形及火焰矯形。

備料－－劃線－－切割－－邊緣加工（探傷）－－成型－－組對－－焊接－－焊接質量檢驗－－組裝焊接－－壓力試驗

質量檢驗

化工設備不僅在製造之前對原材料進行檢驗，而且在製造過程中要隨時進行檢查。

渦流熱膜

渦流熱膜換熱器採用最新的渦流熱膜傳熱技術，通過改變流體運動狀態來增加傳熱效果，當介質經過渦流管表面時，強力沖刷管子表面，從而提高換熱效率。最高可達10000W/m2℃。

據【換熱設備推廣中心】介紹這種結構實現了耐腐蝕、耐高溫、耐高壓、防結垢功能。其它類型的換熱器的流體通道為固定方向流形式，在換熱管表面形成繞流，對流換熱係數降低。

渦流熱膜換熱器的最大特點在於經濟性和安全性統一。由於考慮了換熱管之間，換熱管和殼體之間流動關係，不再使用折流板強行阻擋的方式逼出湍流，而是靠換熱管之間自然誘導形成交替漩渦流，並在保證換熱管不互相摩擦的前提下保持應有的顫動力度。換熱管的剛性和柔性配置良好，不會彼此碰撞，既克服了浮動盤管換熱器之間相互碰撞造成損傷的問題，又避免了普通管殼式換熱器易結垢的問題。

性能特點

1.高效節能，該換熱器傳熱係數為6000-8000W/m2.0C。

換熱器

2.全不鏽鋼製作，使用壽命長，可達20年以上。

3.改層流為湍流，提高了換熱效率，降低了熱阻。

4.換熱速度快，耐高溫（400℃），耐高壓（2.5Mpa）。

5.結構緊湊，佔地面積小，重量輕，安裝方便，節約土建投資。

6.設計靈活，規格齊全，實用針對性強，節約資金。

7.應用條件廣泛，適用較大的壓力、溫度範圍和多種介質熱交換。

8.維護費用低，易操作，清垢周期長，清洗方便。

9.採用納米熱膜技術，顯著增大傳熱係數。

10.應用領域廣闊，可廣泛用於熱電、廠礦、石油化工、城市集中供熱、食品醫藥、能源電子、機械輕工等領域。

設備製造過程中的檢驗，包括原材料的檢驗、工序間的檢驗及壓力試驗，具體內容如下：

（1）原材料和設備零件尺寸和幾何形狀的檢驗；

（2）原材料和焊縫的化學成分分析、力學性能分析試驗、金相組織檢驗，總稱為破壞試驗；

（3）原材料和焊縫內部缺陷的檢驗，其檢驗方法是無損檢測，它包括：射線檢測、超聲波檢測、磁粉檢測、滲透檢測等；

（4）設備試壓，包括：水壓試驗、介質試驗、氣密試驗等。

耐壓試驗和氣密性試驗：

製造完工的換熱器應對換熱器管板的連接接頭，管程和殼程進行耐壓試驗或增加氣密性試驗，耐壓試驗包括水壓試驗和氣壓試驗。換熱器一般進行水壓試驗，但由於結構或支撐原因，不能充灌液體或運行條件不允許殘留試驗液體時，可採用氣壓試驗。

如果介質毒性為極度，高度危害或管、殼程之間不允許有微量泄漏時，必須增加氣密性試驗。

換熱器壓力試驗的順序如下：

固定管板換熱器先進行殼程試壓，同時檢查換熱管與管板連接接頭，然後進行管程試壓；

U形管式換熱器、釜式重沸器（U形管束）及填料函式換熱器先用試驗壓環進行殼程試壓，同時檢查接頭，然後進行管程試壓；

浮頭式換熱器、釜式重沸器（浮頭式管束）先用試驗壓環和浮頭專用工具進行管頭試壓，對於釜式重沸器尚應配備管頭試壓專用殼體，然後進行管程試壓，最後進行殼程試壓；

重疊換熱器接頭試壓可單台進行，當各台換熱器程間連通時，管程和殼程試壓應在重疊組裝後進行。

安裝換熱器的基礎必須滿足以使換熱器不發生下沉，或使管道把過大的變形傳到傳熱器的接管上。基礎一般分為兩種：一種為磚砌的鞍形基礎，換熱器上沒有鞍式支座而直接放在鞍形基礎上，換熱器與基礎不加固定，可以隨著熱膨脹的需要自由移動。另一種為混凝土基礎，換熱器通過鞍式支座由地腳螺栓將其與基礎牢固的連接起來。

在安裝換熱器之前應嚴格的進行基礎質量的檢查和驗收工作，主要項目如下：基礎表面概況；基礎標高，平面位置，形狀和主要尺寸以及預留孔是否符合實際要求；地腳螺栓的位置是否正確，螺紋情況是否良好，螺帽和墊圈是否齊全；放置墊鐵的基礎表面是否平整等。

基礎驗收完畢后，在安裝換熱器之前在基礎上放墊鐵，安放墊鐵處的基礎表面必須剷平，使兩者能很好的接觸。墊鐵厚度可以調整，使換熱器能達到設計的水平高度。墊鐵放置后可增加換熱器在基礎上的穩定性，並將其重量通過墊鐵均勻地傳遞到基礎上去。墊鐵可分為平墊鐵、斜墊鐵和開口墊鐵。其中，斜墊鐵必須成對使用。地腳螺栓兩側均應有墊鐵，墊鐵的安裝不應妨礙換熱器的熱膨脹。

換熱器就位后需用水平儀對換熱器找平，這樣可使各接管都能在不受力的情況下連接管道。找平后，斜墊鐵可與支座焊牢，但不得與下面的平墊鐵或滑板焊死。當兩個以上重疊式換熱器安裝時，應在下部換熱器找正完畢，並且地腳螺栓充分固定后，再安裝上部換熱器。可抽管束換熱器安裝前應抽芯檢查，清掃，抽管束時應注意保護密封面和折流板。移動和起吊管束時應將管束放置在專用的支承結構上，以避免損傷換熱管。

根據換熱器的形式，應在換熱器的兩端留有足夠的空間來滿足條件（操作）清洗、維修的需要。浮頭式換熱器的固定頭蓋端應留有足夠的空間以便能從殼體內抽出管束，外頭蓋端必須也留出一米以上的位置以便裝拆外頭蓋和浮頭蓋。

固定管板式換熱器的兩端應留出足夠的空間以便能抽出和更換管子。並且，用機械法清洗管內時。兩端都可以對管子進行刷洗操作。U形管式換熱器的固定頭蓋應留出足夠的空間以便抽出管束，也可在其相對的一端留出足夠的空間以便能拆卸殼體。

換熱器不得在超過銘牌規定的條件下運行。應經常對管，殼程介質的溫度及壓降進行監督，分析換熱管的泄漏和結垢情況。管殼式換熱器就是利用管子使其內外的物料進行熱交換、冷卻、冷凝、加熱及蒸發等過程，與其他設備相比較，其餘腐蝕介質接觸的表面積就顯得非常大，發生腐蝕穿孔結合處鬆弛泄漏的危險性很高，因此對換熱器的防腐蝕和防泄漏的方法也比其他設備要多加考慮，當換熱器用蒸汽來加熱或用水來冷卻時，水中的溶解物在加熱后，大部分溶解度都會有所提高，而硫酸鈣類型的物質則幾乎沒有變化。冷卻水經常循環使用，由於水的蒸發，使鹽類濃縮，產生沉積或污垢。又因水中含有腐蝕性溶解氣體及氯離子等引起設備腐蝕，腐蝕與結垢交替進行，激化了鋼材的腐蝕。因此必須經過清洗來改善換熱器的性能。由於清洗的困難程度是隨著垢層厚度或沉積的增加而迅速增大的，所以清洗間隔時間不宜過長，應根據生產裝置的特點，換熱介質的性質，腐蝕速度及運行周期等情況定期進行檢查，修理及清洗。

換熱器既可是一種單獨的設備，如加熱器、冷卻器和凝汽器等；也可是某一工藝設備的組成部分，如氨合成塔內的熱交換器。

由於製造工藝和科學水平的限制，早期的換熱器只能採用簡單的結構，而且傳熱面積小、體積大和笨重，如蛇管式換熱器等。隨著製造工藝的發展，逐步形成一種管殼式換熱器，它不僅單位體積具有較大的傳熱面積，而且傳熱效果也較好，長期以來在工業生產中成為一種典型的換熱器。

二十世紀20年代出現板式換熱器，並應用於食品工業。以板代管製成的換熱器，結構緊湊，傳熱效果好，因此陸續發展為多種形式。30年代初，瑞典首次製成螺旋板換熱器。接著英國用釺焊法製造出一種由銅及其合金材料製成的板翅式換熱器，用於飛機發動機的散熱。30年代末，瑞典又製造出第一台板殼式換熱器，用於紙漿工廠。在此期間，為了解決強腐蝕性介質的換熱問題，人們對新型材料製成的換熱器開始注意。

60年代左右，由於空間技術和尖端科學的迅速發展，迫切需要各種高效能緊湊型的換熱器，再加上衝壓、釺焊和密封等技術的發展，換熱器製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製出熱管式換熱器。

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最大，並沿傳熱表面逐漸減小，至出口處溫差為最小。逆流時，沿傳熱表面兩流體的溫差分佈較均勻。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，以逆流的平均溫差最大順流最小。

在完成同樣傳熱量的條件下，採用逆流可使平均溫差增大，換熱器的傳熱面積減小；若傳熱面積不變，採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，後者可節省操作費，故在設計或生產使用中應盡量採用逆流換熱。

當冷、熱流體兩者或其中一種有物相變化(沸騰或冷凝)時，由於相變時只放出或吸收汽化潛熱，流體本身的溫度並無變化，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，以提高傳熱係數是一個重要的問題。熱阻主要來源於間壁兩側粘滯於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，降低熱阻提高給熱係數。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，並定期清洗傳熱面。

一般換熱器都用金屬材料製成，其中碳素鋼和低合金鋼大多用於製造中、低壓換熱器；不鏽鋼除主要用於不同的耐腐蝕條件外，奧氏體不鏽鋼還可作為耐高、低溫的材料；銅、鋁及其合金多用於製造低溫換熱器；鎳合金則用於高溫條件下；非金屬材料除製作墊片零件外，有些已開始用於製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。

機組構造

換熱機組是一次熱網與用戶之間的直接橋樑，從一次熱網得到熱量，自動連續地轉換為用戶需要的生活用水及採暖用水，適用於空調（供暖供冷），採暖，生活用水（洗浴）或其他換熱迴路（如地板供熱，工藝水冷卻等）。換熱機組由板式換熱器、循環水泵、補水泵、過濾器、閥門、機組底座、熱計量表、配電箱、電子儀錶及自控系統等組成。熱源的蒸汽或高溫水從機組的一次側供水口進入板式換熱器，二次側的低溫回水經過過濾器除污，通過循環泵也進入板式過濾器，兩種不同溫度的水經過熱交換，二次側將熱量輸送給熱用戶。

在生產過程中，由於換熱器管板受水分沖刷、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，嚴重影響產品質量，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，反覆補焊、實驗，2～4人需要幾天時間才能修復完成，使用幾個月後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。通過福世藍高分子複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，在以後的定期維修時，也可以塗抹福世藍高分子複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。正是由於此種精細化的管理，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採購成本，更保證了產品質量、生產時間，提高了產品競爭力。

換熱器在煉油工業中的應用是十分廣泛的，其重要性也是顯而宜見的，換熱設備利用率的高低直接影響到煉油工藝的效率以及成本的費用問題。據統計換熱器在化工建設中約佔投資的1/5,因此，換熱器的利用率及壽命是值得研究的重要問題。由換熱器的損壞原因來看，腐蝕是一個十分重要的原因，而且換熱器的腐蝕是大量的普遍存在的，能夠解決好腐蝕問題，就等於解決了換熱器損壞的根本。要想防止換熱器的腐蝕，就得弄清楚腐蝕的根源，現就換熱器的腐蝕的原因從以下幾方面進行討論。

1·換熱器的用材的選擇 使用何種材料的決定因素是其經濟性，管子材料有不鏽鋼，銅鎳合金，鎳基合金，鈦和鋯等，除了工業上不能使用焊接管的情況以外都使用了焊接管，耐蝕材料僅用於管程，殼程材料是碳鋼。 2·換熱器的金屬腐蝕

2.1 金屬腐蝕的原理 金屬腐蝕是指在周圍介質的化學或電化學的作用下，並且經常是在和物理、機械或生物學因素的共同作用下金屬產生的破壞，也即金屬在它所處環境的作用下所產生破壞。

2.2 換熱器幾種常見的腐蝕破壞類型

2.2.1 均勻腐蝕 在整個暴露於介質的表面上，或者在較大的面積上產生的，宏觀上均勻的腐蝕破壞叫均勻腐蝕。 2.2.2 接觸腐蝕 兩種電位不同的金屬或合金互相接觸，並浸於電解質溶解質溶液中，它們之間就有電流通過，電位正的金屬腐蝕速度降低，電位負的金屬腐蝕速度增加。

2.2.3 選擇性腐蝕 合金中某一元素由於腐蝕，優先進入介質的現象稱為選擇性腐蝕。

2.2.4 孔蝕 集中在金屬表面個別小點上深度較大的腐蝕稱為孔蝕，或稱小孔腐蝕、點蝕。

2.2.5 縫隙腐蝕 在金屬表面的縫隙和被覆蓋的部位會產生劇烈的縫隙腐蝕。

2.2.6 沖刷腐蝕 沖刷腐蝕是由於介質和金屬表面之間的相對運動而使腐蝕過程加速的一種腐蝕。

2.2.7 晶間腐蝕 晶間腐蝕是優先腐蝕金屬或合金的晶界和晶界附近區域，而晶粒本身腐蝕比較小的一種腐蝕。 2.2.8 應力腐蝕破裂(SCC)和腐蝕疲勞SCC是在一定的金屬一介質體系內，由於腐蝕和拉應力的共同作用造成的材料斷裂。

2.2.9 氫破壞 金屬在電解質溶液中，由於腐蝕、酸洗、陰極保護或電鍍，可以產生因滲氫而引起的破壞。

3·冷卻介質對金屬腐蝕的影響 工業上使用最多的冷卻介質是各種天然水。影響金屬腐蝕的因素很多，主要的幾個因素及其對幾種常用金屬的影響:

3.1 溶解氧 水中的溶解氧是參加陰極過程的氧化劑，因此它一般促進腐蝕。當水中氧的濃度不均勻時，將形成氧的濃差電池，造成局部腐蝕。對碳鋼、低合金鋼、銅合金和某些牌號的不鏽鋼而言，熔解氧是影響它們在水中腐蝕行為的最重要因素。

3.2 其他溶解氣體 在水中無氧時CO2將導致銅和鋼的腐蝕，但不促進鋁的腐蝕。微量的氨腐蝕銅合金，但對鋁和鋼沒有影響。H2S促進銅和鋼的腐蝕，但對鋁無影響。SO2降低了水的pH值，增加了水對金屬的腐蝕性。

3.3 硬度 一般說來，淡水的硬度增高對銅、鋅、鉛和鋼等金屬的腐蝕減小。非常軟的水腐蝕性很強，在這種水中，不宜用銅、鉛、鋅。相反，鉛在軟水中耐蝕，在硬度高的水中產生孔蝕。

徠3.4 pH值 鋼在pH>11的水中腐蝕較小,pH<7時腐蝕增大。

3.5 離子的影響 氯離子可以破壞不鏽鋼等鈍化金屬的表面，誘發孔蝕或SCC。

3.6 垢的影響 淡水中的CaCO3垢。CaCO3垢層對傳熱不利，但是有利於防止腐蝕。

4·傳熱過程對腐蝕的影響 金屬在有傳熱和沒有傳熱的條件下，腐蝕行為是不相同的。一般說來，傳熱使金屬的腐蝕加劇，特別是在有沸騰、汽化或過熱的條件下更明顯。在不同介質中，或對不同的金屬，傳熱的影響也不相同。

5·防腐方法 知道了換熱器各種腐蝕的原因，合理的選擇防腐措施，才能達到高效利用設備的目的。

針對以上討論的有關腐蝕情況，提出以下防腐方法:

這裡主要介紹緩蝕劑，電化學保護。

①緩蝕劑 以鉻酸鹽為主要成分的緩蝕劑是冷卻水系統常用的，鉻酸根離子是一種陽極(過程)抑製劑，當它與合適的陰極抑製劑組合時，能得到令人滿意而又經濟的防腐蝕效果。鉻酸鹽-鋅--聚磷酸鹽：聚磷酸鹽的使用是由於它是具有清潔金屬表面的作用，有緩蝕能力，聚磷酸鹽可以部分轉成正磷酸鹽，它們也可以同鈣生成大的膠體陽離子，抑制陰極過程。鉻酸鹽-鋅--膦酸鹽：這種方法用膦酸鈉代替聚磷酸鹽外與上一種方法相似，氨基甲叉磷酸鹽也可以用於比為聚磷酸鹽所規定的pH值要高的場合。氨基甲叉膦酸鹽可以防止水垢，即使pH值為9也能控制鈣鹽的沉澱。鉻酸鹽-鋅--水解的聚丙烯醯胺：由於陽離子型共聚物水解的聚丙烯醯胺的分散作用，能夠防止或抑制水垢成污垢的產生。 ②電化學保護 採用陰極保護和陽極保護。陰極保護是利用外加直流電源，使金屬表面變為陰極而達到保護，此法耗電量大，費用高。陽極保護是把保護的換熱器接以外加電源的陽極，使金屬表面生成鈍化膜，從而得到保護。

清洗

長期以來傳統的清洗方式如機械方法（刮、刷）、高壓水、化學清洗(酸洗)等在對換熱器清洗時出現很多問題：不能徹底清除水垢等沉積物，酸液對設備造成腐蝕形成漏洞，殘留的酸對材質產生二次腐蝕或垢下腐蝕，最終導致更換設備，此外，清洗廢液有毒，需要大量資金進行廢水處理。新研發出的對設備無腐蝕清洗劑，其中應有技術較好的有福世泰克清洗劑，其高效、環保、安全、無腐蝕，不但清洗效果良好而且對設備沒有腐蝕，能夠保證換熱器的長期使用。清洗劑（特有的添加濕潤劑和穿透劑，可以有效清除用水設備中所產生的最頑固的水垢（碳酸鈣）、銹垢、油垢、粘泥等沉澱物，同時不會對人體造成傷害，不會對鋼鐵、紫銅、鎳、鈦、橡膠、塑料、纖維、玻璃、陶瓷等材質產生侵蝕、點蝕、氧化等其他有害的反應，可大大延長設備的使用壽命。

在工業生產的過程中，有的時候會因為操作不當引起的突發情況造成個別設備或者局部管道線路結垢、堵塞，影響生產的正常運行。對於這時的情況，主要是快速的清除污垢，保證生產裝置可以正常的運轉，恢復正常生產狀態。恢復裝置生產效率。比如化工設備結垢造成換熱器等設備傳遞熱量熱係數減少，管道流通面積的減少或者流通阻力增大，使能、物等消耗增加，生產效率明顯下降。這時通過清洗除垢來恢復生產設備的生產效率。

由於很多方面的原因，換熱器設備等和管道線路線中都會產生很多如結焦、油污垢、水垢、沉積物、腐蝕產物、聚合物、菌類、藻類、粘泥等污垢。然而工作時產生的這些污垢會使設備和管道線路失效，裝置系統會發生生產下降，能耗、物耗增加等不良情況，污垢腐蝕性特別嚴重時還會使流程中斷，裝置系統被迫停產，直接造成各種經濟損失，甚至還有可能發生惡性生產事故。在科學發展的今天要想完全的避免污垢的產生是幾乎不可能的，所以，換熱器等設備的清洗便成為工業(如：石油、化工、電力、冶金各行業)生產中所不可缺少的一個重要環節。

高壓水射流清洗換熱器屬於物理清洗方法，與傳統的人工、機械清洗及化學清洗相比，有諸多優點：清洗成本低、清洗質量好、清洗速度快，而且不產生環境污染，對設備沒有腐蝕。近年來我國高壓水射流清洗技術發展比較迅速，水射流工業清洗的比重在大中型城市及企業已接近20%，並且以每年10%左右的速度增長，可謂方興未艾。預計6—7年時間，在中國工業清洗行業中，高壓水射流清洗技術將要佔絕對優勢，是我國工業清洗的必由之路。

系統檢驗

對於一些新系統來說，不能馬上與換熱器進行交替使用，首先把新的系統在指定的時間段運行，讓它有了一個運行模式后，這個時候方可以把換熱器併入系統中使用，這樣做的目的完全是為了避免管網中的雜質破壞換熱器設備；

防除垢

防除垢機理圖

聲波防、除垢技術已在石油化工、冶金電力、製糖製藥等諸多工業領域得以廣泛應用超。

超聲波防除垢技術是利用超聲高頻脈衝震蕩波在換熱器金屬面與內部物料液體液面產生的一系列作用而達到防除垢目的的。

具體機理是超聲震蕩波垂直作用在換熱器金屬表面，使其在金屬中快速傳播，受到震動的金屬壁面與相鄰液面產生了推斥力，使液體遠離壁面，而後恢復原位，過程中產生了一個時間差，出現一個狹小的真空區域，周圍液體會迅速填充，產生了微渦，周而復始，就產生了這種高速微渦效應，高速微渦效應阻斷了液體中垢質成分附著在金屬管壁的條件，從而達到了防垢效果。

而高速微渦使液體不斷沖刷著金屬壁面上的軟垢，使軟垢隨液體流走，從而解決軟垢問題，同樣高速微渦可以帶走金屬周邊的氣泡，達到防止金屬氧化的目的。

對於已附著在金屬壁上的硬垢質，在高頻振動的作用下，由於金屬和垢質的彈性阻抗不同，頻率響應也不一致，是兩者間產生不同振動，硬垢比金屬的彈性阻抗差很多，會在內部形成多方向性的微沖性剪切力，使垢質疲勞、裂紋、疏鬆、脫落。而在產生裂縫的同時，就會有毛細作用的出現，液體通過裂縫迅速進入到垢層當中，接觸高溫金屬管時受熱體積急速膨脹，加速垢質的脫離。這就達到了除垢的效果。

該技術已申請三項國家專利技術，並被發改委評委國家級科技成果重點推廣項目。

管網清潔

無論是在工作前還是工作完成後，我們都必須要對管網中進行清潔處理，效率相當。

因冷卻水大多數含有鈣、鎂離子和酸式碳酸鹽。當冷卻水流經金屬表面時，有碳酸鹽的生成。另外，溶解在冷卻水中的氧還會造成金屬腐蝕，形成鐵鏽。由於銹垢的產生，換熱效果下降。嚴重時不得不在殼體外噴淋冷卻水，結垢嚴重時會堵塞管子，使換熱效果失去作用。採用福世泰克清洗劑清洗凝汽器，福世泰克的高效、環保、安全、無腐蝕，不但清洗效果良好而且對設備沒有腐蝕，能夠保證凝汽器的長期使用。

螺旋扁管換熱器介紹

螺旋扁管是瑞士Allares公司首先提出、美國Brown公司（休斯頓的布朗公司）經過改進的一種換熱管。由於管子的獨特結構，流體在管內處於螺旋流動，促使湍流程度。經實驗研究表明螺旋扁管管內膜傳熱係數通常比普通圓管大幅度提高，在低雷諾數時最為明顯，達2—3倍；隨著雷諾數的增大，通常也可提高傳熱係數5O%以上。

其製造過程是先將圓管壓扁，然後扭曲成螺旋狀。穿管時按同一方布置形成管束，管束無支撐件，只是依靠螺旋扁管外緣外螺旋線的接觸點相互支撐。在管程，流體的螺旋流動提高了其湍流程度，減薄了作為傳熱主要熱阻的滯流內層的厚度，使管內傳熱得以強化。在殼程，因螺旋扁管之間的流道也呈螺旋狀，流體在其間運動時受離心力的作用而周期性地改變速度和方向，從而加強了流體的縱向混合。加之流體經過相鄰管子的螺旋線接觸點時形成脫離管壁的尾流，增強了流體自身的湍流程度，破壞了流體在管壁上的傳熱邊界層，因而使得殼程的傳熱也得以強化。管內，管外傳熱同時強化的結果，使其傳熱效果較普通管殼式換熱器有大幅度提高，特別對流體粘度大，一側或兩側呈滯流流動的換熱過程，其效果尤為突出。

2007年秦皇島同力達公司開發出螺旋扁管冷壓成型機並獲國家發明專利，此設備解決了高效換熱元件—螺旋扁管不能實現批量生產的難題，為國內外首創，該專利為我們開發高效節能換熱器奠定了基礎。

因利用該換熱管做成的換熱器擁有的優點：

1、壓降小

2、傳熱效率高

3、不易結垢

4、不污堵

此克服了傳統換熱器的缺點，是目前提取低溫餘熱最理想的換熱設備，該換熱器應用於沖渣水上效果明顯，是最理想的換熱器。

根據《北京市供熱採暖管理辦法―供暖供熱條例》第二十一條：用戶不得拆改室內共用供熱設施、擴大採暖面積或者增加散熱設備。用戶裝飾裝修房屋不得影響供熱效果或者妨礙對設施進行正常維修養護。用戶拆改室內自用採暖設施的，應當經供熱單位確認不影響其他用戶正常採暖和不妨礙設施維修養護。用戶因拆改室內供熱採暖設施造成他人損失的，應當承擔相應責任。

所以，安裝“蹭暖器”是違規的行為，不僅對居民的供暖效果產生影響還會損害到公家的利益。凡是因為私自加裝換熱器而造成室內供暖出現問題的均由用戶自己承擔責任，如果影響到其他用戶會追究其責任。