热交换器相关内容
(1)原材料和设备零件的尺寸和几何形状检验；
(2)原材料和焊缝的化学成分分析、力学性能分析试验和金相检验统称为失效试验；
(3)原材料和焊缝内部缺陷的检验方法为无损检测，包括:射线检测、超声波检测、磁粉检测、渗透检测等。
(4)设备压力试验，包括水压试验、介质试验、气密性试验等。
压力试验和气密性试验:
制造的换热器应进行压力试验或附加的换热器管板连接接头、管程和壳程的气密性试验，压力试验包括水压试验和气压试验。一般来说，水压试验是针对热交换器进行的。但由于结构或支撑原因，当液体不能充装或操作条件不允许残留试验液体时，可采用气压试验。
如果介质是剧毒和高度危险的，或者管与壳程之间没有微量泄漏，则必须增加气密性试验。换热器压力试验的顺序如下:
首先对固定管板换热器进行壳程压力试验，同时检查换热管与管板的连接接头，然后进行管程压力试验；
U型管换热器、釜式再沸器(U型管束)和填料箱换热器应用试验压力环进行壳程压力试验，同时检查接头，然后进行管程压力试验；
对于浮头换热器和釜式再沸器(浮头管束)，首先使用试验压环和浮头专用工具对管头进行压力试验；对于釜式再沸器，应在管头上加装专门的试压外壳，然后进行管程试压，最后进行壳程试压；
重叠热交换器接头的压力测试可以由一个单独的装置进行。换热器连接时，管程和壳程的压力试验应在叠装后进行。必须满足安装热交换器的基础，以使热交换器不会下沉，否则管道会将过度变形传递到热交换器的喷嘴。基础一般有两种:一种是砖鞍式基础，换热器直接放在鞍式基础上，没有鞍式支撑。热交换器和基础不是固定的，可以随热膨胀的需要自由移动。另一种是混凝土基础，换热器通过鞍座轴承用地脚螺栓与基础牢固连接。
换热器安装前，应严格进行基础的质量检查和验收。主要项目如下:建基面概况；基础标高、平面位置、形状及主要尺寸、预留孔洞是否符合实际要求；地脚螺栓位置是否正确，螺纹是否完好，螺母和垫圈是否齐全；放置垫片的基础表面是否平整等。
基础验收完成后，在安装换热器前，将垫铁放在基础上，放置垫铁的基础表面必须找平，使两者接触良好。可以调整垫片的厚度，使换热器达到设计的水平高度。放置垫铁后，可以增加换热器在基础上的稳定性，其重量可以通过垫铁均匀地转移到基础上。垫铁可分为平垫铁、斜垫铁和开口垫铁。其中，斜垫必须成对使用。地脚螺栓两侧应有垫铁，垫铁的安装不应妨碍换热器的热膨胀。
换热器就位后，需要用水平仪找平，使所有管口都能不受力地连接到管道上。调平后，斜垫铁可与支架焊接牢固，但不能与下面的平垫铁或滑板焊接。当安装两个或多个重叠的热交换器时，在安装上部热交换器之前，应完成下部热交换器的找正，并完全固定地脚螺栓。安装前，应检查可抽拉管束的换热器的抽芯情况，清洗干净，并在抽拉管束时保护好密封面和挡板。移动和提升管束时，应将管束放在特殊的支撑结构上，以免损坏换热管。
根据换热器的形式，换热器两端应留有足够的空间，以满足工况(运行)清洗和维护的需要。浮头式换热器的固定顶盖端要有足够的空间，以便从壳体中抽出管束，外盖端也必须留出一米以上，便于外盖和浮头盖的拆装。
固定管板式换热器的两端应留有足够的空间，以便抽出和更换管子。此外，当用机械方法清洗管子内部时。管子的两端都可以擦洗。U型管换热器的固定顶盖应留有足够的空间抽出管束，同时在其相对端也应留有足够的空间拆卸壳体。
热交换器不得在超过铭牌规定的条件下运行。应经常监视管、壳程介质的温度和压降，分析换热管的泄漏和结垢情况。管壳式换热器是换热器内外物料进行热交换、冷却、冷凝、加热和蒸发的过程。与其他设备相比，其他腐蚀介质的接触表面积很大，在腐蚀与穿孔的交界处有很高的松弛泄漏风险。因此，与其他设备相比，应更多地考虑换热器的防腐和防泄漏方法。当换热器用蒸汽加热或用水冷却时，加热后水中的大部分溶解物质会有所提高，但溶解度会有所提高。冷却水经常循环使用，由于水的蒸发，盐类浓缩，导致沉积或污垢。由于水中含有腐蚀性溶解气体和氯离子，设备被腐蚀，腐蚀和结垢交替进行，加剧了钢材的腐蚀。因此，必须对其进行清洗，以提高换热器的性能。因为随着水垢厚度或沉积量的增加，清洗的难度迅速增加，所以清洗间隔时间不宜过长。应根据生产设备的特点、换热介质的性质、腐蚀速度和运行周期进行定期检查、维修和清洗。
热交换器可以是一个独立的装置，如加热器、冷却器和冷凝器。它也可以是某个工艺设备的一部分，如氨合成塔中的热交换器。
由于制造技术和科学水平的限制，早期的换热器只能采用简单的结构，传热面积小，体积大，如蛇管式换热器。随着制造技术的发展，管壳式换热器逐渐形成，它不仅单位体积传热面积大，而且传热效果好，早已是工业生产中的典型换热器。板式换热器出现于20世纪20年代，用于食品工业。板式代管换热器结构紧凑，传热效果好，因此相继发展成各种形式。20世纪30年代初，瑞典首次制造出螺旋板式换热器。然后英国用铜及其合金通过钎焊制成板翅式换热器，用于飞机发动机散热。20世纪30年代末，瑞典制造了第一台板壳式换热器，用于纸浆厂。在此期间，为了解决强腐蚀性介质的传热问题，人们开始关注由新材料制成的换热器。
20世纪60年代前后，由于航天技术和前沿科学的飞速发展，迫切需要各种高效紧凑的换热器。加上冲压、钎焊和密封技术的发展，换热器的制造工艺进一步完善，从而促进了紧凑式板式换热器的蓬勃发展和广泛应用。此外，自20世纪60年代以来，典型的管壳式换热器得到了进一步发展，以满足高温高压条件下的换热和节能需要。20世纪70年代中期，为了强化传热，在热管研发的基础上创造了热管换热器。
一般来说，流体在换热器中的相对流向可分为顺流和逆流两种。在顺流中，两种流体在入口处的温差最大，沿传热面逐渐减小，到出口处的温差最小。在逆流中，两种流体沿传热表面的温差是均匀的。在冷热流体进出口温度不变的条件下，当两种流体之间不发生相变时，逆流时最大平均温差在下游最小。
在相同传热量的情况下，逆流可以增加平均温差，减少换热器的传热面积。如果传热面积不变，当使用逆流时，加热或冷却流体的消耗可以减少。前者可节省设备费用，后者可节省运行费用，因此在设计或生产中应尽量采用逆流换热。
当冷热流体发生相变(沸腾或冷凝)时，由于相变时只释放或吸收汽化潜热，流体本身的温度并不发生变化，所以流体的进出口温度相等，两种流体的温差与流体流向的选择无关。除了顺流和逆流两种流向外，还有错流和折流。
在传热过程中，降低隔板换热器中的热阻以提高传热系数是一个重要的问题。热阻主要来源于换热器使用时，隔墙两侧传热面上粘着的薄流体层(称为边界层)和墙两侧形成的污垢层。金属壁的热阻相对较小。
增加流体的速度和扰动可以减薄边界层，降低热阻，提高传热系数。但提高流体流速会增加能耗，所以在设计中要在降低热阻和降低能耗之间进行合理的协调。为了降低污垢热阻，可以尝试延缓污垢的形成，定期清洗传热表面。
一般换热器都是由金属材料制成，其中碳钢和低合金钢多用于制造中低压换热器。不锈钢主要用于不同的耐腐蚀条件，奥氏体不锈钢也可用作耐高低温材料。铜、铝及其合金多用于制造低温换热器；镍合金在高温下使用；除了制作垫片零件外，一些非金属材料也被用来制作耐腐蚀的换热器，如石墨换热器、氟塑料换热器、玻璃换热器等。俄罗斯提出了一种先进的方法，即气动喷涂，来改善翅片表面的性能。其实质是利用含有颗粒的高速冷的或微热的流体，将粉末颗粒喷在翅片表面。通过这种方法，不仅可以喷涂金属，而且可以喷涂合金和陶瓷(金属陶瓷混合物)，从而获得具有不同性能的各种表面。通常，在实践中，翅片底面的接触阻力是限制翅片在管道上安装的因素之一。为了评价翅片管换热器的性能，进行了实验研究。实验中在翅片表面喷涂AC-al，并添加24a白色电炉氧化铝。翅片底面的接触电阻可以通过整理从测试中获得的数据来评估。将所研究的翅片的效率与计算数据进行比较，得出气动喷雾翅片底面的接触阻力对效率没有实质性影响的结论。为了证明这一点，分析了底部(管)和表面(翅片)之间过渡区的金相组织。
对过渡区试样的分析表明，在整个连接边界上没有致密的微裂纹。因此，气动喷涂方法能促进表面与基体相互作用形成分支边界，并能促进粉末颗粒向基体中渗透，这说明粘附强度高，有物理接触和金属链形成。因此，气动喷涂不仅可用于成型，还可用于将普通方法制造的翅片固定在换热管表面，还可用于普通翅片底部的补充和强化。可以预见，气动喷涂法将广泛应用于生产紧凑高效的换热器。在管壳式换热器中，壳程通常是一个薄弱环节。通常普通弓形挡板会造成曲折的流道系统(曲折流道)，会导致较大的死角和相对较高的返混。这些死角会加剧壳程结垢，对传热效率不利。返混也会扭曲和降低平均温差。因此，与活塞流相比，弓形挡板将减少净热传递。具有优越弓形折流板的管壳式换热器难以满足高热效率的要求，因此常被其他类型的换热器(如紧凑板式换热器)所取代。改进普通折流板的几何形状是开发壳程的第一步。虽然采用了密封条和附加挡板等措施来提高换热器的性能，但普通挡板设计的主要缺点仍然存在。
因此，美国提出了新的方案，即建议采用螺旋折流板。该设计的先进性已被流体动力学研究和传热试验结果所证实，并已获得专利。这种结构克服了普通挡板的主要缺点。螺旋折流板的设计原理很简单:在“准螺旋折流板系统”中安装圆形截面的特殊板，每块折流板占换热器壳程截面的四分之一，其倾角朝向换热器轴线，即与换热器轴线保持一个倾角。相邻挡板的周边相连，并与外圆形成连续的螺旋形状。挡板轴向重叠，如果想减小支撑管的跨度，还可以得到双螺旋设计。螺旋挡板结构可以满足较宽的工艺条件。这种设计具有很大的灵活性，可以根据不同的工况选择最佳螺旋角。可分别选择重叠挡板或双螺旋挡板结构。瑞典Alares公司开发了一种扁管换热器，通常称为扭曲管换热器。美国休斯顿的布朗公司进行了改进。螺旋扁管的制造过程包括“压平”和“热扭”两个过程。改进的扭管换热器与传统的管壳式换热器一样简单，但有许多令人兴奋的进步。它取得了以下技术和经济效益:改善传热，减少结垢，真正逆流，降低成本，无振动，节省空间和无挡板元件。
由于管的独特结构，管程和壳程同时处于螺旋运动，促进了湍流程度。该换热器总传热系数比常规换热器高40%，压降几乎相等。组装换热器时，螺旋扁管和光管也可以混合使用。热交换器严格按照asme标准制造。这种换热器可以用来代替所有的管壳式换热器和传统设备。可以获得普通管壳式换热器和板框式传热设备所能获得的最佳值。估计在化学工业和石油化工领域有广阔的应用前景。螺旋板式换热器
螺旋板式换热器
传热元件由螺旋板组成的热交换器。
螺旋板换热器是一种高效换热设备，适用于汽-汽、汽-液、液-液传热。适用于化工、石油、溶剂、医药、食品、轻工、纺织、冶金、轧钢、焦化等行业。按结构形式可分为不可拆卸式(ⅰ型)螺旋板换热器和可拆卸式(ⅱ、ⅲ型)螺旋板换热器。
螺旋板换热器的结构与性能
1.该设备由两个线圈组成，形成两个均匀的螺旋通道。两种传热介质可以全逆流流动，大大增强了换热效果。即使是两种小温差的介质，也能达到理想的换热效果。
2.壳体上的喷嘴采用切向结构，局部阻力小。由于螺旋通道曲率均匀，设备内流动的液体没有大的转折，总阻力小，因此可以提高设计流量，使其具有较高的传热能力。
3.I型不可拆卸螺旋板换热器螺旋通道端面采用焊接密封，密封性能好。
4.ⅱ型可拆卸螺旋板换热器的结构原理与不可拆卸换热器基本相同，但一个通道即可拆卸清洗，特别适用于粘稠、沉淀液体的换热。
5.ⅲ型可拆卸螺旋板换热器的结构原理与不可拆卸换热器基本相同，但其两个通道可拆卸清洗，适用范围广。
6.当单个设备不能满足使用要求时，可以将多个设备组合使用，但组合时必须满足以下要求:并联组合、串联组合、设备与通道的距离相同。混合组合:一路并联，一路串联。变声速增压换热器，即两相流喷射换热器，广泛应用于汽水换热的各个领域。由中国洛阳蓝海工业有限公司自主研发..它以蒸汽为动力，通过蒸汽和水的压缩混合，使水温瞬间升高。采用压力冲击波技术，达到无需外力助推的效果，大大降低了用户的使用成本，可以替代传统换热器。
变声速增压换热器是一种汽水混合换热设备。蒸汽经过绝热膨胀技术后以射流的形式引入混合室，在蒸汽的冲击下与膜处理后的热水均匀混合，形成一定计算体积比的汽水压缩混合物。当其瞬时压缩密度达到一定值时，形成两相流场现象。在场态的加剧下，混合物的声速值有突破临界音障的跃迁，同时爆发了大量的压力冲击波。压力冲击波的单向传导特性，使达到设计温度的热水在等截面管道中瞬间上升，不会回流。变声速增压换热技术是通过两相流场的有序强化，强行完成“瞬时换热+无外力增压”的双重效果。