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换热器的分类及结垢的清洗方法 热交换器原理

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换热器原理(换热器分类和结垢清洗方法)
换热器也叫热交换器，是将热流体的部分热量传递给冷流体的装置 。换热器在化工、石油、电力、食品等诸多行业中发挥着重要作用，应用广泛 。
一、热交换器的分类
适用于不同介质、不同工况、不同温度和压力的换热器，具有不同的结构类型 。热交换器的具体分类如下:
1.根据传热原理分类
壁式热交换器
壁式换热器是两种不同温度的流体在被墙隔开的空房间内流动 。通过壁面的热传导和壁面上流体的对流，两种流体进行热量交换 。壁式换热器包括管壳式、套管式和其他类型的换热器 。壁式换热器是目前应用最广泛的换热器 。
蓄热式热交换器
回热式换热器通过由固体物质组成的回热器将高温流体的热量传递给低温流体 。热媒先通过加热固体物质达到一定的温度，然后冷媒被固体物质加热，达到传热的目的 。再生式换热器包括旋转式和阀切换式 。
连接流体间接热交换器
流体连接间接换热器是通过在其中循环的热载体将两个表面换热器连接起来的换热器 。热载体在高温流体热交换器和低温流体之间循环，从高温流体接收热量，并从低温流体热交换器向低温流体释放热量 。
直接接触式换热器
又称混合式换热器，这种换热器是两种流体直接接触并相互混合进行换热的装置，如冷水塔、气体冷凝器等 。
复合热交换器
具有汽水表面间接换热和水-水直接混流换热两种换热方式的设备 。与汽水表面间接换热相比，具有更高的换热效率；与汽水直接混合换热相比，具有更高的稳定性和更低的机组噪声 。
2.按用途分类
加热器
加热器将流体加热到必要的温度，但是被加热的流体的相态不会改变 。
预热器
预热器预热流体，为工艺操作提供标准工艺参数 。
过热器
过热器用于将流体(工艺气体或蒸汽)加热至过热状态 。
蒸发器
蒸发器是用来将流体加热到沸点以上的温度，使流体蒸发，一般有相变 。
3.按结构分类
可分为:浮头式换热器、固定管板式换热器、U形管板式换热器、板式换热器等 。
二、换热器结垢清洗方法
1.常见换热器的形式、工作原理和换热介质
在不同温度的流体之间传递热能的装置叫做热交换器，或简称热交换器 。换热器中至少要有两种不同温度的流体，其中一种温度较高，放出热量；另一种流体具有较低的温度并吸收热量 。换热器可分为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器、再沸器、深度冷却器、过热器等 。根据不同用途 。
2.换热介质的化学成分对结垢的影响 。
换热介质是指与工艺物料进行热交换的辅助介质 。常用的有水、油、空气等 。水是最常见的换热介质，其杂质成分对换热器结垢的形成有很大影响 。具体有:以离子或分子状态溶于水的杂质:钙盐、镁盐、钠盐 。胶体状态的杂质:铁化合物、微生物、冷却循环水中的污泥、来自空气体的粉尘和补充水中的悬浮物，在低流速下逐渐沉积在换热器中 。粘垢:主要是微生物分泌物与水中的沉积物、腐蚀产物和菌藻残渣粘附而形成，常粘附在换热器壁上 。
3.换热器水垢的物理和化学性质
受热面和传热面上的沉积物通常称为水垢 。在换热器中，尤其是压缩冷板等循环冷却换热器中，存在碳酸氢盐分解产物和微生物污泥 。碳酸盐垢是循环冷却水系统和换热器传热表面的主要污垢 。碳酸盐垢的基本特征:碳酸盐垢的外观为白色或灰白色 。如果设备被腐蚀，就会染上腐蚀产物的颜色 。碳酸盐垢硬而脆，附着牢固，不易剥落和刮擦 。应定期检查循环冷却水的水质，使其符合GB50050《循环冷却水水质标准》 。若水质不达标，应按国家标准GB GBJ50《工业循环冷却水处理设计规范》进行水质处理 。这样可以有效防止水垢影响设备的换热效果 。
4.换热过程中介质流速对结垢的影响 。
适当增加流体的流量，使流体中的沉淀物不易沉积和结垢，但换热器压降增大；不断改变流体的流向，使流体不断冲击换热管壁，使流体中的各种杂质不易停留在壁上；选择耐腐蚀的光滑材料也可以减缓污垢的形成 。在实践中，我们经常检查压差，以确定换热器是否结垢 。该公司在每次设备检修和停机前都这样做 。
5.换热过程中介质温度对结垢的影响 。
换热器进出口温度的变化直接反映了换热器换热能力的变化 。定期测量换热器的进出口流量和温度 。当传热能力过低不能满足工艺要求时，应通过机械清洗或化学清洗来提高传热能力，以满足和维持工艺运行的需要 。以水为冷却介质时，水的出口温度最好控制在50℃，因为超过50℃会腐蚀管道，换热器会严重结垢，影响换热能力，所以出口水温不宜超过65℃ 。
6.换热器结构对结垢的影响
实践发现，管道的结构和形状对结垢有很大的影响 。比如波纹管，不仅可以迫使流体按规定的路径多次错流通过管束，使流体的湍动程度不断加强，还可以提高传热效率 。同时具有良好的防垢能力 。其防垢机理是流体在通道内的高速湍流使流体中的颗粒不易沉积结垢，即使形成少量结垢，管内外介质的湍流也会强烈冲刷管壁，防垢能力强 。此外，波纹管上存在管程与壳程温差应力引起的应变，使具有弹性特征的波纹管曲率发生微观变化，使波纹管换热器具有防垢除垢能力 。
7.局部环境条件对结垢的影响
当运行温度高于或低于环境温度时，有些换热器需要保温或保冷，保温或保冷层的完好状态直接影响换热器的传热性能 。比如隔热层或保冷层一旦被破坏，局部环境条件发生变化，也会加速水垢的积累，形成水垢层 。
8.换热器停工对结垢的影响
在换热器的年度检修和停工期间，如果内部积水或集液没有及时或完全排出，在相对静置的情况下更容易形成结垢 。因此，当设备停机时，尤其是长时间停机时，应注意换热器的排水和维护 。
9.减少和消除结垢的方法和措施
(1)从设计角度，减少和消除结垢的条件 。换热器的设计是通过计算确定经济合理的换热器传热面积和相关结构尺寸，以达到所需的传热目的 。在结构设计中，可考虑特殊结构，如能产生紊流的结构、电子除垢器和重要换热设备的反冲洗系统等 。如果使用水作为热交换介质，考虑到腐蚀，应使用防垢添加剂和其他材料 。此外，遵循简单的设计原则也可以减少甚至消除形成结垢的外部条件，比如不干净、易结垢的流体就应该走管程，因为清洗管程比较方便 。
(2)低流量或高粘度的流体应取壳程 。由于流体在带折流板的壳程流动，由于流速和方向的不断变化，可以实现湍流，从而防止结垢的形成 。
(3)腐蚀性流体应走管程，防止管道和壳体同时被腐蚀，管程便于维修和更换 。
(4)被冷却的流体应走壳程，这样可以利用壳体的外部散热作用 。同时，管程结垢后易于更换 。
(5)饱和蒸汽要经过壳体，因为蒸汽比较干净，不容易结垢，不需要清洗 。流体速度的选择:流体速度的选择涉及传热系数、流阻和换热器结构 。提高流速可以提高对流换热系数，减少污垢的形成，提高总换热系数；但同时流阻增大，功耗增加；选择高流速以减少管道数量 。对于一定的换热面积，就要用更长的管子或者增加程数 。过长的管子不利于清洗，一程变成多程时平均传热温差减小 。所以一般需要通过各种权衡来选择合适的流量 。当温差较小时，壳程介质结垢不严重，壳程可以化学清洗时，选用固定管板式换热器 。
【换热器的分类及结垢的清洗方法 热交换器原理】

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