1.2　換熱設(shè)備的主要類(lèi)型

在換熱設(shè)備中，用得最多的是管殼式換熱器。在傳統(tǒng)的折流板換熱器獲得廣泛應(yīng)用的前提下，由于工藝要求、能源危機(jī)和環(huán)境保護(hù)等諸多因素，傳熱強(qiáng)化技術(shù)和換熱器的現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法獲得了飛速發(fā)展，設(shè)計(jì)人員已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了多種新型換熱器，以滿足各行各業(yè)的需求。例如，為了適應(yīng)加氫裝置的高溫高壓工藝條件，螺紋鎖緊換熱器、密封環(huán)換熱器、金屬墊圈式換熱器技術(shù)獲得了快速發(fā)展，并在乙烯裂解、合成氨、聚合和天然氣工業(yè)中得到了大量應(yīng)用，可達(dá)到承壓35MPa、承溫700℃的工藝要求；為了回收石化、原子能、航天、化肥等領(lǐng)域使用燃?xì)狻⒑铣蓺狻煔獾人a(chǎn)生的大量余熱，產(chǎn)生了各種結(jié)構(gòu)和用途的廢熱鍋爐用以回收熱能；為了解決換熱器日益大型化所帶來(lái)的換熱器剛度增大、振動(dòng)破壞等問(wèn)題，縱流式換熱器獲得了飛速的發(fā)展和應(yīng)用，不僅提高了傳熱效果，也有效克服了由于管束振動(dòng)引起的換熱器破壞現(xiàn)象。另外，各種新結(jié)構(gòu)高效換熱器、高效重沸器、高效冷凝器、雙殼程換熱器也大量涌現(xiàn)。

總體而言，換熱設(shè)備在工業(yè)過(guò)程中的應(yīng)用體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

①反應(yīng)物料的加熱或冷卻；

②產(chǎn)品的冷凝或冷卻；

③反應(yīng)熱量的取出或供應(yīng)；

④液體的蒸餾、氣化或稀溶液的蒸發(fā)；

⑤工業(yè)余熱（廢熱）的回收和熱能的綜合利用。

1.2.1　換熱設(shè)備的主要類(lèi)型

換熱設(shè)備根據(jù)熱量傳遞方法的不同，可以分為間壁式、直接接觸式和蓄熱式三大類(lèi)。

（1）間壁式換熱器

溫度不同的兩種流體通過(guò)隔離流體的器壁進(jìn)行熱量傳遞，兩流體之間因有器壁分開(kāi)，故互不接觸，這是過(guò)程工業(yè)生產(chǎn)經(jīng)常要求的條件，也是應(yīng)用最廣泛的類(lèi)型。

（2）直接接觸式換熱器

又稱混合式，冷流體和熱流體在進(jìn)入換熱器后直接接觸傳遞熱量。這種方式對(duì)于工藝上允許兩種流體可以混合的情況下是比較方便而有效的，如涼水塔、文氏管、噴射式冷凝器等。

（3）蓄熱式換熱器

又稱蓄熱器，是一個(gè)充滿熱體（如格子磚）的蓄熱室，熱容量很大。溫度不同的兩種流體先后交替地通過(guò)蓄熱室，高溫流體將熱量傳給蓄熱體，然后蓄熱體又將這部分熱量傳給隨后進(jìn)入的低溫流體，從而實(shí)現(xiàn)間接的傳熱過(guò)程。這類(lèi)換熱器的結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，可耐高溫，常用于高溫氣體的冷卻或廢熱回收，如回轉(zhuǎn)式蓄熱器和切換閥門(mén)式蓄熱器。

現(xiàn)代過(guò)程工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的換熱設(shè)備，絕大多數(shù)為間壁式換熱器。在間壁式換熱器中，傳熱過(guò)程的不同、操作條件的差異、流體性質(zhì)的各種特點(diǎn)以及間壁材料的制造加工性能等因素決定了傳熱設(shè)備的結(jié)構(gòu)類(lèi)型是多種多樣的。

1.2.2　換熱設(shè)備的選型

換熱設(shè)備的類(lèi)型很多（見(jiàn)表1-1），各種形式都有它特定的應(yīng)用范圍。在某一種場(chǎng)合下性能很好的換熱器，如果換到另一種場(chǎng)合，傳熱效果和性能則可能會(huì)有很大的改變。因此，針對(duì)具體情況正確地選擇換熱器的類(lèi)型是很重要和很復(fù)雜的工作。

換熱設(shè)備選型時(shí)需要考慮的因素是多方面的，主要是：a.流體的性質(zhì)；b.流量及熱負(fù)荷量；c.操作溫度、壓力及允許壓降的范圍；d.對(duì)清洗、維修的要求；e.設(shè)備結(jié)構(gòu)材料、尺寸和空間的限制；f.價(jià)格。

流體的性質(zhì)對(duì)換熱器類(lèi)型的選擇往往會(huì)產(chǎn)生重大的影響，如流體的物理性質(zhì)（比熱容、熱導(dǎo)率、黏度）、化學(xué)性質(zhì)（如腐蝕性、熱敏性）、結(jié)構(gòu)情況以及是否有磨蝕顆粒等因素都對(duì)傳熱設(shè)備的選型有影響。例如硝酸的加熱器，由于流體的強(qiáng)腐蝕性決定了設(shè)備的結(jié)構(gòu)材料，從而很快就限制了可能采用的結(jié)構(gòu)范圍。如對(duì)于熱敏性大的液體，能否精確控制它在加熱過(guò)程中的溫度和停留時(shí)間往往就成為選型的主要前提。流體的清凈程度和是否易結(jié)垢，有時(shí)在選型上往往也起決定性作用，如對(duì)于需要經(jīng)常清洗換熱面的物料就不能選用高效的板翅式或其他不可拆卸的結(jié)構(gòu)。

同樣，換熱介質(zhì)的流量、操作溫度、壓力等參數(shù)在選型時(shí)也很重要，例如板式換熱器雖然高效緊湊，性能很好，但是由于受結(jié)構(gòu)和墊片性能的限制，當(dāng)壓力或溫度稍高時(shí)，或者流量很大時(shí)，這種型式就不適用了。

需要注意的是，隨著生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步，各種換熱器的適用范圍也在不斷地發(fā)展。如對(duì)于高溫高壓的換熱過(guò)程，以前主要選用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的蛇管或套管換熱器，但這些類(lèi)型換熱器的流體處理量小，價(jià)格高，不能適應(yīng)現(xiàn)代大型化裝置的需要，因此隨著結(jié)構(gòu)材料和制造工藝的發(fā)展，列管換熱器已廣泛應(yīng)用于高溫高壓的場(chǎng)合。