工业用换热器选型
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摘要：换热器是工业生产过程中的重要设备之一，一般可按用途、热量传递方式等进行分类。按用途可分为热交换器、冷凝器、蒸发器，加热器及冷却器五大类；按热量传递方式则可分为混合式换热器、蓄热式换热器、间壁式换热器等。在生产过程中，要充分考虑生产需求选择适宜的换热器。
关键词：换热器；类型；对比
换热器作为热力系统中的重要设备之一，在工业生产过程中，被应用于加热或冷却流体，经过换热器的相互换热转换，达到回收热量、降低冷却水的消耗，它是节能降耗，提高工业生产经济效益的高效能换热设备，是炼油、化工生产中不可缺少的重要设备，并在动力、原子能、冶金及食品等其他工业生产中被广泛应用。
换热器的分类方法有很多，现将几种常见的分类方法介绍如下：
按用途分类
按用途来说，一般可分为热交换器、冷凝器、蒸发器，加热器及冷却器五大类。热交换器指利用两种不同温度的介质进行热量交换，使其中一种介质降温，而另一种介质升温，以满足各自不同的需要；冷凝器则指两种不同温度的介质在进行热交换过程中，其中一种介质由汽态冷凝成液态的换热器；蒸发器，与冷凝器正好相反，是指其中一种介质由液态蒸发成汽态；加热器单纯地完成介质升温的操作过程，冷却器是通过冷却剂将另一种介质降温的换热过程。在生产过程中，根据不同的需要选择不同作用的换热器，以适应生产的需求。
按热量传递方式分类
换热量传递方式可分为混合式换热器、蓄热式换热器、间壁式换热器。
混合式换热器
混合式换热器是利用冷热两种介质通过直接混合的作用进行热量交换的热交换器，其结构简单，造价便宜，一般呈塔状，如冷水塔、造粒塔、气流干燥装置、流化床等。因此，凡允许流体相互混合的场合，都可采用这种换热器。如气体的洗涤与冷却、循环水的冷却等，混合式换热器被广泛应用于化工和治金企业、动力工程、空气调节工程等生产部门当中。混合式热交换器可分为冷却塔、气体洗涤塔、喷射式热交换器等。
冷却塔是指利用自然通风或机械通风的方法，将高温的水进行冷却降温，从而实现水流的循环使用，提高系统的使用效益的目的。一般在热力发电厂或核电站的循环水中使用冷却塔进行水体降温，并在实际生产过程中得到广泛应用。
气体洗涤塔是利用液体吸收气体混合物中的某些组成部分，进行气体增湿或干燥等。一般来讲，气体洗涤塔常被用作冷却气体，冷却液体则以水居多。如空调工程中被广泛使用的喷淋室，就是利用这个原因，对空气进行冷却，则进还进行加热处理等。由于气体洗涤塔对水质要求较高，且占地面积较大，因此在建筑工程中已不再作为常用换热器，而仅作为加湿设备使用。而纺织厂、卷烟厂等以调节湿度为主要目的的生产基地仍广泛使用。
喷射式热交换器是利用压力的作用将流体由喷管中喷出，形成较高的速度，低压流体被引入混合室与射流直接接触，从而达到热传导过程，随后进行扩散管，最后以同一压力和温度传输出来。
蓄热式换热器
蓄热式换热器也被称作回热式换热器，是指冷热流体通过交替作用，与由固体制成的蓄热体相接触，当热流体通过的时候，将热量积蓄在蓄热体中，然后让冷流体通过，把热量带走。蓄热式换热器由于其结构紧凑、价格相对便宜、单位体积传热面积大，因此在气－气热交换中被广泛应用，如石油化工生产中的原料气转化和空气余热转化。
回转蓄热式换热器的蓄热体一般采用成型板片或金属丝网组成的扇形柜，外层由金属壳体密封，以每分1至4的速度进行连续换热。一般用耐火砖等砌成火格子，在换热过程中可分为两个阶段：第一阶段是热气体通过火格子，并将热量传导至火格子进行贮存的过程；第二阶段是冷气体通过火格子，接受火格子中储存的热量而达到被加热的过程。这两个交换阶段通过交替进行，被常用于冶金工业，如炼钢平炉的蓄热室等。在煤气炉的空气预热器或燃烧室中也被广泛应用。
但是由于通过两种流体的交换，不可避免地造成一小部分流体相互融合，使流体“污染”。因此蓄热式换热器一般应用于对介质混合要求较低的环境当中。
（三）间壁式换热器
两种不同温度的流体在固定的壁面面相隔的空间里流动，通过壁面导热和壁表面对流换热进行热量的传递，这种换热装备被称为间壁式换热器。间壁式换热器可使参加换热的流体不会混合，在传递过程中可稳定地进行。其传热面大多采用导热性较好的金属制作而成，也有些出于防腐等需要，使用非金属，如石墨，聚四乙烯等制作而成，是工业制造行业中最为广泛使用的一种换热器。
间壁式换热器又可分为夹套式换热器、沉浸式蛇管换热器、喷淋式换热器、套管式换热器等几种。
夹套式换热器是指容器外壁安装夹套制成，结构相对简单，但由于受到容器壁面的限制，其传热系统相对不高。一般为提高传热系数，会使釜内液体受热均匀，可在其中安装搅拌器。当夹套中通过冷却水或加热剂的时候，也可在夹套中设置螺旋隔板等物，以增加湍流，提高夹套一侧的给热系数。也可在釜内安装蛇管，这种换热器被广泛应用于反应过程中的加热和冷却。
沉浸式蛇管换热器是通过将金属管弯绕形成与容器相适应的形状，并使换热管沉浸在容器的液体中。蛇管换热器结构简单，可承受较高的压力，一般由耐腐蚀的材料制作而成，但由于容器内的液体湍动速度较低，管外的热系数较小。在生产过程中会采用在容器内安装搅拌器等来提高蛇管传热器的传热系数。
喷淋式换热器则是指换热管成排地固定在钢架结构上，热流体通过在管内流动，而冷却水则在上方通过喷淋装置均匀淋下，使流体冷却。喷淋式换热管由于管外由一层湍动程度较高的液膜覆盖，因此其管外给热系数较沉浸式大很多。且由于喷淋式换热器多数放置于空气流通之处，冷却水在蒸发会带走一部分热量，因此可达到降低冷却水温度、增加传热推动力的作用，由于这个特点，喷淋式换热器又被视为沉浸式蛇管换热器的“升级”作品。
套管式换热器是由直径不同的直管制成同心套管，并由U形弯头连接而成。在套管式换热器中一种流体在管内流通，而另一种则通过环隙，这种者都可获得较高的流速，因而传热系数较大。在套管换热器中，由于两种流体可逆向流动，对数平均推力较大。套管式换热器的结构相对简单，可承受较大压力，使用方便。由于套管式换热器传热面积可根据需要进行适当增减，选择两管的管径，两流体便可获得适当的流速，而且可严格逆流。因此在超高压的生产过程中，如在3000大气压的高压聚乙烯生产中被广泛使用。
但是，由于套管式换热器的接头较多，接头处如果不做好处理，极易发生，且单位换热器的传热面积较小，因此适用于流量不大，传热面积也不大，但对压强要求较高的场合。
三、结语：
总之，要根据生产的需要，选择合适的换热器产品，在使用过程中要特别注意防止漏油，正确使用，以延长换热器的使用寿命，提高生产效率，真正达到对经济效益的有效提高。
参考文献：
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