热交换器原理和用途

很多有冷、热介质交换需求，但不知道有这个设备的客户，都会问:热交换器是干什么用的？热交换器原理是什么？它能实现什么热交换效果？今天康景辉小编就给大家详细地说一说它的原理和用途。

一、热交换器分类：热交换器叫法很多，有叫板换、板式热交换器，板式换热器、板换热器等等。在一些工艺中比如蒸发器中，叫板式冷却器、板式冷凝器、板式预热器等等。

二、热交换器主要有：全焊接式热交换器、可拆卸式热交换器

三、热交换器的定义是：板式热交换器是由一系列具有一定波纹形状的金属片叠装而成的一种热交换器。各种板片之间形成薄距离通道，通过板片进行热量交换。板式热交换器是液-液，液-汽进行热交换的理想设备。

四、板式热交换器的功能：预热、冷却、冷凝、冷热交换

五、板式热交换器与管壳式热交换器的区别
1、板式热交换器和管壳式热交换器的结构比较：各自的构成和定义在这里就不多赘言了。通俗的说，板式热交换器主要是通过板片间传热，而管壳式热交换器主要是通过管来进行热量交换。
2、板式热交换器与管壳式热交换器的设计条件比较：热交换器在设计上应满足用户的运行需要，并留有一定的余量。确保热交换器在较大负荷、较大进水温度、较大大污垢热阻时，在规定的检修周期内，仍能完成给定的热交换能力。

举例：以国产引进型300MW燃煤机组为例，各冷却设备要求冷却水进水温度不大于37.5℃，从冷却设备出来被加热过的冷却水较大高温度约为42.8℃，其基本参数如下：
被冷却水：除盐水
设计压力：1.0Mpa
流量：1800m³/h
进出水温度：42.8/37.5
压降：-0.06Mpa
冷却水：海水（海水与河水交替变化）
设计压力：0.5Mpa
进水温度：33℃
压降：0.05-0.06Mpa

根据热交换器的设计条件分别做了如下3个方案：
方案1：2台管壳式热交换器；
方案2：2台板式热交换器；
方案3：3台板式热交换器；
现在表1可以看出板式热交换器与管壳式热交换器的技术参数比较表：

3、板式热交换器与管壳式的流动传热设计比较
管壳式热交换器的管子是热交换器的基本构件，它为在管内流过一种流体和穿越管外的另一种流体之间提供传热面。根据两侧流体的性质决定管子材料，将具有腐蚀性、水质差的海水放在管内流动，水质较好的除盐水放在管子外壳侧，这样管子只需采用耐海水腐蚀的钛管，同时清洗污垢较为方便。管径从传热流体力学角度考虑，在给定壳体内使用小直径管子，可以得到更大的表面密度，但大多数流体会在管子表面上沉积污垢层，尤其管内冷却水水质较差，泥沙和污物及海生物的存在，都可能会在管壁上形成沉积物。

板式热交换器的冷却水和被冷却水在波纹板的两侧对流，波纹采用人字形波纹，这些传热板的波纹斜交，即在相邻的传热板上具有倾斜角相同而方向不同的波纹。沿流动方向横截面积是恒定的，但是由于流动方向不断变化致使流道形状改变，而引起湍流。一般传热板的波纹深度为3-5mm，湍流区流速约为0.1-1.0m/s，波纹板很薄，厚度为0.6-1mm，相邻板间要有许多接触点，以承受正常的运行压力，相邻的板有相反方向的人字形沟槽。两种沟槽的交叉点就形成接触点，这样还可减小振动，并且增加湍流和热交换的同时，减小由于裂缝引起的内部泄漏。

人字形波纹板湍流度较高，高湍流还能充分发挥清洗作用，可以特别有效的将沉积污垢减至较小。但波纹板的接触点较多，当液体水质差，含有悬浮的固体颗粒、杂物和水草等时，由于板间隙很窄。所以要尽可能地确保将所有2mm以上颗粒在进入板式换热器以前，都要过滤掉。假如滤网不能有效地发挥作用，就容易发生堵塞。

4、板式热交换器与管壳式传热系统的比较

管壳式热交换器中，一种流体横向掠过管子通过管壁与管内流动的另一种流体换热，彼此垂直交叉流动，其传热系数一般为1000-3000W/（㎡.k）。在板式热交换器中，冷却水侧与被冷却水侧流动均匀湍流。两种流体逆向流动，由于波纹的作用引起湍流，从而产生高传热率，高阻力压降以及高切应力场。这将阻止在传热面上形成污垢。其传热系数一般为3500-5500W/（㎡.k），由此，可节省板式热交换器的换热面积。

5、板式热交换器与管壳式的端差比较

板式热交换器由于它的结构特点可以经济地做到低至1℃的端差。而管壳式热交换器传热端差（即冷却水进口温度和被冷却水出口温度差）为5℃左右。

6、板式热交换器与管壳式的冷却水量比较
板式热交换器由于2种介质流道基本相同且传热效率高。因此板式热交换器可大大降低冷却水量，一般冷却水量和被冷却水量之比为0.8-1.1:1，这样可以降低管道阀门和泵的安装运行费用。管壳式热交换器一般冷却水量和被冷却水量之比为1.2-2.5:1。

7、板式热交换器与管壳式热交换器安装检修的比较
板式热交换器具有体积小、重量轻的特点，所以检修方便，不需要设置检修起吊装置。故安装占地较小。板式热交换器的人工维护包括将整机拆开，用喷水枪和刷子清洗板和垫片，检查板片和垫片。如有必要的话，需要更换板片和垫片。板式热交换器一般每年要清洗1次，并且无论是否实际需要都要做。当应用于河水、海水等水质较差的冷却水时，由于泥沙和污物的存在，以及微生物的快速生长，引起表面污染和堵塞的情况。

管壳式热交换器顾名思义是由很多管组成，自身重量体积都较大。在检修抽管时需要留出管束一样长的距离。故占地面积较大，还需要配备必要的起吊检修设备。管壳式热交换器的设计寿命一般为30年，大修周期4年。当热交换器发生泄漏（管子与管板间的泄漏或是管子破裂引起的泄漏）时，可以采用堵管的办法在短时间内恢复工作性能。管壳式热交换器允许有7的堵管余量。对于管内的清洗可以根据需要采用胶球清洗装置进行定期机械清洗。

现在板式热交换器已经很成熟了，很多客户在搜索热交换器时，都会根据品牌来搜索，我觉得大可不必。从90年代引进板式热交换器之后，板式热交换器生产厂家也是在逐步更新换代，而且使用板式热交换器，不管是清洗还是维修维护都是很方便的，成本也低很多。关键是一旦出现问题，进口的板式热交换器很多时候需要国外的技术人员来维修，成本大大增加，而且重要的是耽误时间。

六、热交换器的用途
1、用在各种场合中的暖通空调中；
2、化工行业；
3、冶金行业；
4、电力行业；
5、重工业；
6、造纸行业；
7、纺织行业；
8、食品行业；
9、集中供暖；
10、机械行业