热交换器原理（换热器的分类及结垢的清洗方法）

换热器原理(换热器的分类和污垢的清洗方法)。

热交换器又称热交换器，是将热流体的部分热量传递给冷流体的装置。换热器在化工、石油、电力、食品等众多工业生产中发挥着重要作用，应用广泛。

一、换热器的分类。

适用于不同介质、不同工况、不同温度、不同压力的换热器，结构类型不同。换热器的具体分类如下:

1.根据传热原理分类。

壁热交换器

壁面换热器是指两种不同温度的流体在由壁面隔开的空室内流动，通过壁面的热传导和流体在壁面上的对流，在两种流体之间进行热交换。有管壳式换热器、双管换热器和其他类型的换热器。壁式换热器是目前应用最广泛的换热器。

再生热交换器

蓄热式换热器通过由固体物质组成的蓄热器将热量从高温流体传递到低温流体。热媒通过加热固体物质达到一定温度后，冷媒被固体物质加热，从而达到传热的目的。蓄热式换热器包括旋转式和阀门切换式。

流体连接间接热交换器。

流体连接间接热交换器是一种通过在其中循环的热载体连接两个表面热交换器的热交换器。热载体在高温流体热交换器和低温流体之间循环，接收高温流体中的热量，并将低温流体热交换器中的热量释放给低温流体。

直接接触式换热器

又称混合式换热器，这种换热器是两种流体直接接触并相互混合进行热交换的装置，如冷水塔、气体冷凝器等。

复合换热器

具有蒸汽-水表面间接换热和水-水直接混流换热两种换热方式的设备。与汽水表面间接传热相比，它具有更高的传热效率。与汽水直接混合传热相比，具有更高的稳定性和更低的机组噪声。

2.按用途分类。

加热器

加热器将流体加热到所需的温度，但加热后的流体没有相变。

预热器

预热器预热流体，为工艺操作提供标准工艺参数。

过热器

过热器用于将流体(工艺气体或蒸汽)加热到过热状态。

蒸发器

蒸发器是用来将流体加热到沸点以上的温度，使流体蒸发，通常会发生相变。

3.按结构分类。

可分为浮头式换热器、固定管板换热器、U型管板换热器、板式换热器等。

二、换热器污垢的清洗方法。

1、常见换热器的形式、工作原理和换热介质。

在不同温度的流体之间传递热能的装置叫做热交换器。换热器中至少要有两种温度不同的流体，其中一种温度较高，放出热量；另一种流体温度较低，吸收热量。根据用途不同，换热器可分为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器、再沸器、深度冷却器和过热器。

2.换热介质化学成分对结垢的影响。

热交换介质是指与工艺物料进行热交换的辅助介质，常用的有水、油、空气等。水是最常见的换热介质，其杂质成分对换热器污垢的形成有很大影响。具体而言，以离子或分子状态溶解在水中的杂质包括钙盐、镁盐和钠盐。以胶体状态存在的杂质:铁化合物、微生物、冷却循环水中的污泥、来自空气体的粉尘和补给水中的悬浮物，它们以较低的流速逐渐沉积在换热器中。粘垢:主要是微生物分泌物与沉积物、腐蚀产物和水中的细菌、藻类残留物粘附形成的，经常粘附在换热器壁上。

3.换热器垢的物理和化学性质。

沉积在加热表面和传热表面的粘附层通常称为水垢。热交换器，特别是循环冷却热交换器，如压缩式冷却器，含有碳酸氢盐分解产物和微生物污泥。碳酸盐垢是循环冷却水系统和换热器传热表面的主要水垢。碳酸盐垢的基本性质:碳酸盐垢的外观为白色或灰白色。如果设备被腐蚀，会沾染腐蚀产物的颜色。碳酸盐垢质硬而脆，很难剥离和刮除。循环冷却水水质应定期检测，使其符合GB50050《循环冷却水水质标准》。当水质达不到标准时，应按深圳生活网、国家标准GB GBJ50《工业循环冷却水处理设计规范》进行处理。这样可以有效防止水垢影响设备的换热效果。

4.换热过程中介质流量对结垢的影响。

适当提高流体的流速，使流体中的沉淀物不易沉积和结垢，但换热器的压降增加；不断改变流体的流向，使流体不断冲击换热管的壁面，使流体中的各种杂质不易停留在壁面上；选择耐腐蚀的光滑材料也可以减缓污垢的形成。在实践中，我们经常通过检查压差来判断换热器是否结垢。这也是公司每次设备大修和停工前的情况。

5.换热过程中介质温度对结垢的影响。

换热器进出口温度的变化直接反映了换热器换热能力的变化。定期测量换热器进出口的流量和温度。当传热能力太低而不能满足工艺要求时，应通过机械清洗或化学清洗来提高传热能力，以满足和维持工艺运行的需要。水作为冷却介质时，水的出口温度应控制在50℃，因为超过50℃时，管道会腐蚀，换热器结垢严重，影响换热能力，因此出口水温不应超过65℃。

6.换热器结构对结垢的影响。

实践中发现，管道的结构和形状对结垢有很大的影响。比如波纹管不仅可以迫使流体按照规定的路径多次交叉流过管束，使流体的湍动程度不断加强，还可以提高传热效率，同时具有良好的防垢能力。其防垢机理是流体在流道中的高速湍流使流体中的颗粒难以沉积和结垢。即使产生少量结垢，管内外介质的湍流也会对管壁造成强烈的侵蚀，抗结垢能力强。此外，管侧和壳侧的温差应力对波纹管产生应变，使具有弹性特性的波纹管曲率微观上发生变化，使波纹管换热器具有防除垢能力。

7.当地环境条件对结垢的影响。

当运行温度高于或低于环境温度时，部分换热器需要保温或保冷，保温或保冷层的完好状态直接影响换热器的传热性能。如果保温层或冷保温层被破坏，局部环境条件发生变化，也会加速结垢的积累，形成结垢层。

8.换热器关闭对结垢的影响。

在换热设备的年度检修和停工期间，如果内部积水或集液没有及时排出或没有完全排出，在相对静置的情况下更容易形成水垢。因此，当设备关闭时，特别是长时间关闭时，应注意换热器的排水和维护。

9.减少和消除结垢的方法和措施。

(1)从设计角度减少和消除结垢的条件换热器的设计是通过计算确定换热器经济合理的传热面积和相关结构尺寸，从而达到所需的传热目的。在结构设计中，可考虑特殊结构，例如，可产生紊流的结构，重要的热交换设备也可考虑电子除垢器和反冲洗系统。如果使用水作为热交换介质，则考虑到腐蚀，使用防垢添加剂和其他材料。此外，遵循简单的设计原则也可以减少甚至消除缩放的外部条件。例如，不干净和容易结垢的流体应该通过管道侧，因为它便于清洁管道侧。

(2)小流量或高粘度的流体应通过壳侧，因为流体在带挡板的壳侧流动，由于流速和方向的不断变化，可以实现湍流，防止结垢。

(3)腐蚀性流体应通过管程，避免管、壳同时腐蚀，管程便于维护和更换。

(4)冷却后的流体应该通过壳侧，这样可以利用壳的外部散热。同时，在管程结垢后也很容易更换。

(5)饱和蒸汽应走壳程，因为蒸汽干净，不易结垢，不需要清洗。流体流量的选择:流体流量的选择涉及传热系数、流动阻力和换热器结构。增加流量可以提高对流换热系数，减少污垢的形成，提高总换热系数。同时，它增加了流动阻力和功耗。选择高流速可减少管道数量。对于一定的换热面积，需要使用较长的管子或增加通道数。如果管太长，不利于清洗，单程变成多程时平均传热温差减小。因此，通常需要通过各种权衡选择合适的流速。当温差较小时，壳程介质结垢不严重，且壳程可化学清洗时，应选用固定管板换热器。

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