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蒸汽换热器
蒸汽换热器是以蒸汽为热源将水或空气加热的设备。它可以把蒸汽中的大量热值充分置换出来，用来加热水或空气。被加热的水或空气可集中输送到各类干燥烘干设备里。现代工业中，蒸汽已经是一种应用比较广泛的理想热载体。
中文名 蒸汽换热器 外文名 vapor heat exchanger 热源蒸汽 性 质 将水或空气加热的设备 两 类 直接加热设备 优 点 节能、噪音小等
目录
1 原理
2 分类
? 直接加热设备
? 间接换热设备
3 主要优点
4 操作规程
原理
进入芯体的蒸汽，沿侧壁斜向小孔高速喷出，其动能为水吸收，推动水沿芯体边缘切线方向流动，以较大角度与壳体内壁接触，受壳体阻拦而旋转。由于壳体容积设计合理。水流旋转速度适宜且稳定。旋转水流不仅能更好地吸收蒸汽动能、消除噪声，也将蒸汽流散形成大量的微小汽水单元合体，这种小体积的组合混合时产生的噪声很低。
分类
用蒸汽作热源加热水的设备分为两类：直接加热设备、间接加热设备。
直接加热设备
直接加热设备又可分为蒸汽加热喷射器、蒸汽混合器、喷淋式换热器、热敏传感换热机组。
一、蒸汽加热喷射器
利用蒸汽高流速产生负真空吸入水混合，此使用条件不仅要求蒸汽有一定的压力，而且还必须有一定动能才能混合。60年代因噪音问题未推广使用，90年代初由湖南西门机电解决噪音问题。蒸汽喷射器优点：设备简单，造价低，热能利用率高，不怕水垢。
蒸汽加热喷射器
二、蒸汽混合器
是将蒸汽通过同径多孔装置直接注入水中。蒸汽压力必须大于系统压力0.2MPa以上，蒸汽流量不可调，有噪音，在开启或关闭时蒸汽压力与系统压力有叠加现象，对采暖、空调系统有一定破坏力。在闭式系统中不能使用，是一种淘汰产品。
三、喷淋式换热器
是通过多孔装置将水直接以喷淋方式注入蒸汽中。可调节蒸汽流量，无噪音，0.2MPa低压蒸汽效果极佳。缺点：怕水中杂物堵塞喷淋孔，蒸汽压力波动大时换热器内易汽化。洗澡必须加储存水箱和水泵，不能等温换热。
喷淋式换热器特点：
混合加热是将蒸汽与水混合变为热水，其特点：基本没有热损，热效率几乎可达到100%。不怕结垢，冷凝水低于70℃
四、热敏传感换热机组
换热机组汽水直混式换热器，以高效热敏传感换热器为主机，将通用换热站内循稳压系统、控制系统等高度集成于一体，充分利用了当代流量变频控制、热量自动监测控制、远传网络通信控制等先进技术，使机组最大
限度的实现自动化、智能化。整个机组统筹兼顾组合精良，量身定做，机组整机出厂，安装快捷方便，安装费用极低。
　　热敏传感换热机组特点：
　　1、传热迅捷、换热高效、换热效率可达100%。
2、冷凝水充分回收，循环利用，整个系统水自洁防垢，换热器、散热器及换热系统可保持长效稳定高效的热交换性能，最大限度降低系统结垢现象，不会因难以克服的结垢弊端而降低系统换热效率。
　　3、换热器采用全不锈钢制作，产品结构设计科学，工艺制作精良，使用寿命长，可达20年以上。
　　4、关键部件采用德国先进工艺技术及订单加工，因而主机不受蒸汽压力及系统压力影响，有效消除噪音、汽击现象，整机运行平稳。
　　5、冷凝水被完全吸收和利用，系统没有特殊原因，无需设置补水装置，大大节约了系统用水及运行费用。
　　6、整套机组结构紧凑，占地面积小，大大节省土建投资，同时，由于换热效率极高，运行中系统又无需补水，整个机组节汽、节电、节水三位一体，为用户创造可观的节能效益。
　　7、机组具备高智能自动化控制功能，可实现超压、超温保护，断电蒸汽自动切断及室外温度自动补偿功能并可实现远程监控，为用户提供高枕无忧的运行平台。
　　8、应用领域广阔，可广泛用于热电、厂矿、食品医疗、机械轻工、民用建筑等领域的采暖、热水洗浴及其他用途。
　　9、应用条件宽泛，可用于较大压力、温度范围的热交换。
间接换热设备
特性
间接加热必须具备两个条件才能进行热能的位移。从传热公式

可以看出：
1、传导必须有温差，即△T≠0.不能等温换热，一般情况要求△T≥20℃，否则温差越小，换热面积越大。
2、K值。一种金属的传热系统K值为恒定值。如果金属表面生成0.1㎜厚水垢，K值相应减少几倍，换热面也相应减少几倍，在采暖、空调系统中用软水就是这个道理。因蒸汽与水是两个各自独立的系统，压力相互间不会影响。
蒸汽换热应采用二级换热：第一级为汽－水换热（利用潜热）；第二级为水－水换热（利用显热）。在饱和蒸汽中，因潜热大于显热6－10倍，因工程造价原因，一般采用汽――水一级换热。
间接加热设备
间接加热设备
间接换热设备又可分为列管式换热器、螺旋板式换热器、波纹管式换热器、浮动盘管换热器、机械换热机组、涡流热膜换热器。
一、列管式换热器
采用层流传热，一级换热热效率不超过80%，冷凝水温度高，超过100℃，易汽化，蒸汽压力低于0.2MPa时，易产生蒸汽与水的冲击噪音，且有储存热水功能，水温上热下冷。份量重，易结垢。因检修需要一定抽管距离，且占地面积大，价格高，基本为淘汰产品。
二、螺旋板式换热器
采用层流传热，有两种不同材质：一种为碳钢，一种为不锈钢。热效率不超过80%，一次性使用无法维修。比列管式占地相对小，易结垢，造价低，冷凝水温度超过100℃.易汽化，蒸汽压力小于0.2MPa时，冷凝水与蒸汽产生汽水冲击噪声，因价格低廉不普遍被采用。
三、波纹管式换热器
采用振动和层流混合传热，一级换热热效率不超过80%，占地小，易结垢，冷凝温度超过100℃，易汽化，蒸汽压力小于0.2MPa时，水与蒸汽产生冲击噪声，因占小，90年代初为流行产品。
四、浮动盘管换热器
采用振动传热，该技术国内基本是引进美国技术发展而来。是利用蒸汽动能，换热面产生振动破坏水膜，层流变为稳流传热，是世界上比较先进的方法，并能利用温差自行脱落硬质水垢，但对微孔软水垢无效。因制造工艺而异，热效率约在80－90%左右。0.2MPa以下蒸汽易产生汽水冲击噪声。储存式上下温差大，有死水区。以及占地面小，价格稍微偏高，现在有很多地方采用，目前国内所有厂家未做过试验，蒸汽压力与水压多大时合适，振频率过大，水分子与换热面不接触，无法传热，过小又起不到破坏水膜的作用，影响传热系数。
五、机械换热机组
为两级换热：第一级将蒸汽通过喷淋方法变为高温水；第二级用水泵高流速（3M/S）在板式换热器中产生高速摩擦进而产生喘流换热器。这种换热器机组是目前国际上热效率最高（97.8%），冷凝水低于100℃，0.2MPa以下蒸汽正常使用，但因占地大、造价高（比浮动盘管高5倍以上）、消耗电力、维修大、价格贵、无法普遍使用。
六、涡流热膜换热器
涡流热膜换热器采用最新的涡流热膜传热技术，通过改变流体运动状态来增加传热效果，当介质经过涡流管表面时，强力冲刷管子表面，从而提高换热效率。最高可达10000W/m2℃。
涡流热膜换热器
涡流热膜换热器
这种结构实现了耐腐蚀、耐高温、耐高压、防结垢功能。其它类型的换热器的流体通道为固定方向流形式，在换热管表面形成绕流，对流换热系数降低。
　　涡流热膜换热器的最大特点在于经济性和安全性统一。由于考虑了换热管之间，换热管和壳体之间流动关系，不再使用折流板强行阻挡的方式逼出湍流，而是靠换热管之间自然诱导形成交替漩涡流，并在保证换热管不互相摩擦的前提下保持应有的颤动力度。换热管的刚性和柔性配置良好，不会彼此碰撞，既克服了浮动盘管换热器之间相互碰撞造成损伤的问题，又避免了普通管壳式换热器易结垢的问题。
　　性能特点
　　1.高效节能，该换热器传热系数为6000-8000W/m2.0C。
　　2.全不锈钢制作，使用寿命长，可达20年以上。
　　3.改层流为湍流，提高了换热效率，降低了热阻。
　　4.换热速度快，耐高温（400℃），耐高压（2.5Mpa）。
　　5.结构紧凑，占地面积小，重量轻，安装方便，节约土建投资。
　　6.设计灵活，规格齐全，实用针对性强，节约资金。
　　7.应用条件广泛，适用较大的压力、温度范围和多种介质热交换。
　　8.维护费用低，易操作，清垢周期长，清洗方便。
　　9.采用纳米热膜技术，显着增大传热系数。
　　10.应用领域广阔，可广泛用于热电、厂矿、石油化工、城市集中供热、食品医药、能源电子、机械轻工等领域。 [2]
主要优点
1、高效节能，热效率可达99%。蒸汽换热器能使蒸汽快速均匀地直接溶解于水中，且蒸汽和被加热液体的压差即使仅有0.04Mpa，蒸汽仍能较好地加入被加热液体中，故热损失小，热效率高。
2、热水温高：使用涡旋式加热器可获得较高温度的热水，其最高加热温度敞口容器为98℃压力容器可达150℃。蒸汽换热器最高工作压力是1.6Mpa。
3、振动小，噪音低：有利于改善周围环境，与花管式老式加热器比较，涡旋式消音加热器因采用内部旋流消声结构，噪音低于50db，振动大大降低。
4、总投资低：热源蒸汽直接进入水箱，可省却热水用泵房设备，节省投资。
5、操作维修简单：水、汽分开控制，故水箱内剩余冷水可重复加热，控温方便。
6、蒸汽换热器采用全不锈钢材质精加工而成，无需拆卸维修，使用寿命长。 [3]
操作规程
蒸汽换热器的操作规程一般是由几部分组成的，具体为：使用前的检查准备工作、使用时注意事项、投入使用、停用以及吹扫。

列管式换热器
列管式换热器 [1] （tubular exchanger）是目前化工及酒精生产上应用最广的一种换热器。它主要由壳体、管板、换热管、封头、折流挡板等组成。所需材质 ，可分别采用普通碳钢、紫铜、或不锈钢制作。在进行换热时，一种流体由封头的连结管处进入，在管流动，从封头另一端的出口管流出，这称之管程；另一种流体由壳体的接管进入，从壳体上的另一接管处流出，这称为壳程。
中文名 列管式换热器 外文名 tubular exchanger 种 类 固定管板式 学 科 物理 分 类 器械 学 科 热力工程
目录
1 种类
? 固定管板式
? 浮头式
? 填料函式
? U型管式
? 涡流热膜
? 折流挡板
? 多壳程
2 技术参数
3 渗漏解析
4 试漏方法
5 清洗
6 渗漏解决
7 设计注意
种类
固定管板式
列管式换热器的结构比较简单、紧凑、造价便宜，但管外不能机械清洗。此种换热器管束连接在管板上，管板分别焊在外壳两端，并在其上连接有顶盖，顶盖和壳体装有流体进出口接管。通常在管外装置一系列垂直于管束的挡板。同时管子和管板与外壳的连接都是刚性的，而管内管外是两种不同温度的流体。因此，当管壁与壳壁温差较大时，由于两者的热膨胀不同，产生了很大的温差应力，以至管子扭弯或使管子从管板上松脱，甚至毁坏换热器。
为了克服温差应力必须有温差补偿装置，一般在管壁与壳壁温度相差50℃以上时，为安全起见，换热器应有温差补偿装置。但补偿装置（膨胀节）只能用在壳壁与管壁温差低于60～70℃和壳程流体压强不高的情况。一般壳程压强超过0.6Mpa时由于补偿圈过厚，难以伸缩，失去温差补偿的作用，就应考虑其他结构。
浮头式
换热器的一块管板用法兰与外壳相连接，另一块管板不与外壳连接，以使管子受热或冷却时可以自由伸缩，但在这块管板上连接一个顶盖，称之为“浮头”，所以这种换热器叫做浮头式换热器。其优点是：管束可以拉出，以便清洗；管束的膨胀不变壳体约束，因而当两种换热器介质的温差大时，不会因管束与壳体的热膨胀量的不同而产生温差应力。其缺点为结构复杂，造价高。
填料函式
这类换热器管束一端可以自由膨胀，结构比浮头式简单，造价也比浮头式低。但壳程内介质有外漏的可能，壳程中不应处理易挥发、易燃、易爆和有毒的介质。
U型管式
U形管式换热器，每根管子都弯成U形，两端固定在同一块管板上，每根管子皆可自由伸缩，从而解决热补偿问题。管程至少为两程，管束可以抽出清洗，管子可以自由膨胀。其缺点是管子内壁清洗困难，管子更换困难，管板上排列的管子少。优点是结构简单，质量轻，适用于高温高压条件。
涡流热膜
涡流热膜换热器采用最新的涡流热膜传热技术，通过改变流体运动状态来增加传热效果，当介质经过涡流管表面时，强力冲刷管子表面，从而提高换热效率。最高可达10000W/m2℃。同时这种结构实现了耐腐蚀、耐高温、耐高压、防结垢功能。其它类型的换热器的流体通道为固定方向流形式，在换热管表面形成绕流，对流换热系数降低。
据「换热设备推广中心】的资料显示，涡流热膜换热器的最大特点在于经济性和安全性统一。由于考虑了换热管之间，换热管和壳体之间流动关系，不再使用折流板强行阻挡的方式逼出湍流，而是靠换
列管式换热器
列管式换热器
热管之间自然诱导形成交替漩涡流，并在保证换热管不互相摩擦的前提下保持应有的颤动力度。换热管的刚性和柔性配置良好，不会彼此碰撞，既克服了浮动盘管换热器之间相互碰撞造成损伤的问题，又避免了普通管壳式换热器易结垢的问题。
涡流热膜换热器性能特点：
1.高效节能，该换热器传热系数为6000-8000W/m2.0C；
　　2.全不锈钢制作，使用寿命长，可达20年以上,十年内出现换热器质量问题免费更换；
　　3.改层流为湍流，提高了换热效率，降低了热阻；
　　4.换热速度快，耐高温（400℃），耐高压（2.5Mpa）;
　　5.结构紧凑，占地面积小，重量轻，安装方便，节约土建投资；
　　6.设计灵活，规格齐全，实用针对性强，节约资金；
　　7.应用条件广泛，适用较大的压力、温度范围和多种介质热交换；
　　8.维护费用低，易操作，清垢周期长，清洗方便。
　　9.采用纳米热膜技术，显着增大传热系数。
　　10.应用领域广阔，可广泛用于热电、厂矿、石油化工、城市集中供热、食品医药、能源电子、机械轻工等领域。
涡流热膜换热器性能对比：
对比项目
浮动盘管换热器
螺纹管换热器
涡流热膜换热器
适用介质种类
蒸汽、水
蒸汽、水
弱腐蚀性化工原料、蒸汽、水
介质的参数范围
温度：0-150度
压力：0-1.0MPa
温度：0-150度
压力：0-1.6MPa
温度：-40-400度
压力：0-10.0MPa
热效率
热效率=92%
热效率=93%
热效率=96%
防垢性能
自动除垢
人工除垢
具有防垢功能
耐震、噪音
振动较大，噪音大
振动较小，噪音小
振动微弱，噪音小
试用寿命
7年左右
10年左右
20年左右
维修
停机维修，更换管束
停机维修，拔管再胀管
无需维修
折流挡板
为提高壳程流体流速，往往在壳体内安装一定数目与管束相互垂直的折流挡板。折流挡板不仅可防止流体短路、增加流体流速，还迫使流体按规定路径多次错流通过管束，使湍动程度大为增加。常用的折流挡板有圆缺形和圆盘形两种，前者更为常用。
多壳程
列管式换热器必须从结构上考虑热膨胀的影响，采取各种补偿的办法，消除或减小热应力，根据所采取的温差补偿措施。

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