换热器介绍
换热器是以两种不同温度的流体进行热量交换的设备,又称热交换器。换热器是实现化工生产过程中热量交换和传递不可缺少的设备。在热量交换中常有一些腐蚀性、氧化性很强的物料,因此,要求制造换热器的材料具有抗强腐蚀性能。它可以用石墨、陶瓷、玻璃等非金属材料以及不锈钢、钛、钽、锆等金属材料制成。但是用石墨、陶瓷、玻璃等材料制成的有易碎、体积大、导热差等缺点,用钛、钽、锆等稀有金属制成的换热器价格过于昂贵,不锈钢则难耐许多腐蚀性介质,并产生晶间腐蚀。
换热器的用途
换热器的作用可以是以热量交换为目的。即在确定的流体之间,在一定时间内交换一定数量的热量;也可以是以回收热量为目的,用于余热利用;也可以是以保证安全为目的,即防止温度升高而引起压力升高造成某些设备被破坏。换热器的作用不同,其设计、选型、运行工况也各不相同。
换热器的优点
换热器的热损失要少,换热效率要高;流动阻力要小;要有足够的机械强度,抗腐蚀和抗损坏能力要强,维护工作量要少;结构要合理,工作要安全可靠,即零部件之间因为温升而产生的热应力不会导致换热器破裂;要便于制造、安装和检修;经济上要合理,设奋全寿命期的总投资要少,生活热水系统的换热器应易于清除水垢,以上要求常常相互制约,难于同时满定,因此应视具体情况,在换热器的选型和设计中有所侧重,满足工程对换热器的主要要求。因为换热器故障率较低,并且供暖为季节性负荷,有足够的检修时间,生活热水系统暂停供热也不会造成重大影响,所以可不设备用换热器。换热器台数的选择和单台能力的确定应适应热负荷的分期增长,并考虑供热的可靠性。
换热器的应用
换热器的应用广泛,日常生活中取暖用的暖气散热片、汽轮机装置中的凝汽器和航天火箭上的油冷却器等,都是换热器。它还广泛应用于化工、石油、动力和原子能等工业部门。它的主要功能是保证工艺过程对介质所要求的特定温度,同时也是提高能源利用率的主要设备之一。
换热器故障分析
在换热器中,冷、热流体分别在固体壁面的两侧流过,热流体的热量主要以对流方式传给壁面,经过壁面导热再传给冷流体。为了强化传热效果,冷热流体常采用逆流传热方式。换热器通常在稳态下工作,换热器内冷热流体温度沿程变化。正常情况下,冷流体出口温度接近或超过热流体出口温度,但在实际运行中,往往由于换热器故障出现冷热流体温度不正常现象。换热器故障主要表现为:
情况1,热流体出口温度达到冷流体出口温度的1.1倍以上,不符合逆流传热规律;
情况2,冷热流体出口温度接近且均偏低。