換熱器介紹
換熱器是以兩種不同溫度的流體進(jìn)行熱量交換的設(shè)備，又稱熱交換器。換熱器是實(shí)現(xiàn)化工生產(chǎn)過程中熱量交換和傳遞不可缺少的設(shè)備。在熱量交換中常有一些腐蝕性、氧化性很強(qiáng)的物料，因此，要求制造換熱器的材料具有抗強(qiáng)腐蝕性能。它可以用石墨、陶瓷、玻璃等非金屬材料以及不銹鋼、鈦、鉭、鋯等金屬材料制成。但是用石墨、陶瓷、玻璃等材料制成的有易碎、體積大、導(dǎo)熱差等缺點(diǎn)，用鈦、鉭、鋯等稀有金屬制成的換熱器價(jià)格過于昂貴，不銹鋼則難耐許多腐蝕性介質(zhì)，并產(chǎn)生晶間腐蝕。
換熱器的用途
換熱器的作用可以是以熱量交換為目的。即在確定的流體之間，在一定時(shí)間內(nèi)交換一定數(shù)量的熱量;也可以是以回收熱量為目的，用于余熱利用;也可以是以安全為目的，即防止溫度升高而引起壓力升高造成某些設(shè)備被破壞。換熱器的作用不同，其設(shè)計(jì)、選型、運(yùn)行工況也各不相同。
換熱器的優(yōu)點(diǎn)
換熱器的熱損失要少，換熱效率要高;流動(dòng)阻力要??；要有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，抗腐蝕和抗損壞能力要強(qiáng)，維護(hù)工作量要少；結(jié)構(gòu)要合理，工作要安全可靠，即零部件之間因?yàn)闇厣a(chǎn)生的熱應(yīng)力不會(huì)導(dǎo)致?lián)Q熱器破裂；要便于制造、安裝和檢修;經(jīng)濟(jì)上要合理，設(shè)奮全壽命期的總投資要少，生活熱水系統(tǒng)的換熱器應(yīng)易于清除水垢，以上要求常常相互制約，難于同時(shí)滿定，因此應(yīng)視具體情況，在換熱器的選型和設(shè)計(jì)中有所側(cè)重，滿足工程對(duì)換熱器的主要要求。因?yàn)閾Q熱器故障率較低，并且供暖為季節(jié)性負(fù)荷，有足夠的檢修時(shí)間，生活熱水系統(tǒng)暫停供熱也不會(huì)造成重大影響，所以可不設(shè)備用換熱器。換熱器臺(tái)數(shù)的選擇和單臺(tái)能力的確定應(yīng)適應(yīng)熱負(fù)荷的分期增長(zhǎng)，并考慮供熱的可靠性。
換熱器的應(yīng)用
換熱器的應(yīng)用廣泛，日常生活中取暖用的暖氣散熱片、汽輪機(jī)裝置中的凝汽器和航天火箭上的油冷卻器等，都是換熱器。它還廣泛應(yīng)用于化工、石油、動(dòng)力和原子能等工業(yè)部門。它的主要功能是工藝過程對(duì)介質(zhì)所要求的特定溫度，同時(shí)也是提高能源利用率的主要設(shè)備之一。
換熱器故障分析
在換熱器中，冷、熱流體分別在固體壁面的兩側(cè)流過，熱流體的熱量主要以對(duì)流方式傳給壁面，經(jīng)過壁面導(dǎo)熱再傳給冷流體。為了強(qiáng)化傳熱效果，冷熱流體常采用逆流傳熱方式。換熱器通常在穩(wěn)態(tài)下工作，換熱器內(nèi)冷熱流體溫度沿程變化。正常情況下，冷流體出口溫度接近或超過熱流體出口溫度，但在實(shí)際運(yùn)行中，往往由于換熱器故障出現(xiàn)冷熱流體溫度不正?，F(xiàn)象。換熱器故障主要表現(xiàn)為：
情況1，熱流體出口溫度達(dá)到冷流體出口溫度的1．1倍以上，不符合逆流傳熱規(guī)律；
情況2，冷熱流體出口溫度接近且均偏低。

⒈ 板式換熱器選用控制參數(shù)為換熱器材質(zhì)、工作壓力、設(shè)計(jì)溫度等。

⒉ 選用換熱器時(shí)，應(yīng)盡量使換熱系數(shù)小的一側(cè)得到大的流速，并且盡量使兩流體換熱面兩側(cè)的換熱系數(shù)相等或相近，提高傳熱系數(shù)。經(jīng)換熱器加熱的流體溫度應(yīng)比換熱器出口壓力下的飽和溫度低10℃，且應(yīng)低于二次水所用水泵的工作溫度。

⒊ 含有泥沙臟物的流體宜經(jīng)過過濾后進(jìn)入換熱器。

⒋ 選用板式換熱器時(shí)，溫差較小側(cè)流體的接口處流速不宜過大，應(yīng)能滿足壓力降的要求。

⒌ 對(duì)于流量大允許壓力降小的情況應(yīng)選用阻力小的板型，反之，選用阻力大的板型。

⒍ 根據(jù)流體壓力和溫度情況選用可拆卸式或電焊式。

⒎ 不宜選用單板面積太小的板片，以免板片數(shù)量過多，板間流速偏小，降低傳熱系數(shù)。

⒏ 板式換熱器的換熱介質(zhì)不宜為蒸汽。
① 由于板材選擇不當(dāng)導(dǎo)致板片腐蝕產(chǎn)生裂紋或穿孔。②操作條件不符合設(shè)計(jì)要求。③ 板片冷沖壓成型后的殘余應(yīng)力和裝配中夾緊尺寸過小造成應(yīng)力腐蝕。④板片泄漏槽處有輕微滲漏，造成介質(zhì)中有害物質(zhì)(如C1)濃縮腐蝕板片，形成串液。實(shí)例:某鋁業(yè)有限公司硫酸系統(tǒng)中1臺(tái)板片材料為254 SMo的BR03板式換熱器，在運(yùn)行5個(gè)月后出現(xiàn)冷卻水側(cè)碳鋼接管腐蝕泄漏，酸液泄漏到了冷卻水側(cè)。檢查發(fā)現(xiàn)板片酸液進(jìn)口處和導(dǎo)流區(qū)域有嚴(yán)重的腐蝕及開裂現(xiàn)象。現(xiàn)場(chǎng)分析發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)運(yùn)行溫度、流量和濃度等工藝參數(shù)均超出設(shè)計(jì)條件，使用溫度遠(yuǎn)超出材料的適用范圍。采用飽和蒸汽作為一次側(cè)熱源的板式換熱器在運(yùn)行過程中容易發(fā)生板片腐蝕，導(dǎo)致產(chǎn)品串液。這是 由于蒸汽溫度較高，設(shè)備運(yùn)行中很容易造成橡膠密封墊在高溫下失效，引起蒸汽外漏并在二道密封區(qū)域冷凝。隨著外漏的不斷進(jìn)行，冷凝殘液越聚越多，局部形成cl質(zhì)量濃度較高區(qū)域，達(dá)到破壞板片表面鈍化層的腐蝕條件。同時(shí)，由于此區(qū)域板片冷沖壓形成的內(nèi)部應(yīng)力較大，在表面鈍化層被破壞的情況下，內(nèi)部應(yīng)力作用導(dǎo)致應(yīng)力腐蝕的發(fā)生。