（儀征鴻鈞化工機(jī)械有限公司，江蘇 揚(yáng)州 211900）

摘 要：換熱器也就是熱交換器，具有較強(qiáng)的傳熱措施，在熱傳輸過程中受到的阻力相對(duì)較小，傳熱能力相對(duì)較大的特點(diǎn)，在現(xiàn)在節(jié)能技術(shù)中得到廣泛運(yùn)用，也是合理開發(fā)新能源的關(guān)鍵設(shè)備，主要應(yīng)用在石油、化工、醫(yī)藥、鋼鐵、供熱等行業(yè)。本文簡(jiǎn)要介紹了換熱器的性能，通過對(duì)換熱器的性能進(jìn)行分析，從設(shè)計(jì)角度介紹了從工藝計(jì)算到換熱器常規(guī)計(jì)算，不斷的提高換熱器的實(shí)用性能。

關(guān)鍵詞：換熱器;性能分析;研究

換熱器在生活中使用十分的廣泛，主要就是運(yùn)用在加工過程中對(duì)介質(zhì)的加熱和冷卻的關(guān)鍵設(shè)備，使用最多的也就是管式換熱器和板式換熱器這兩種占有主要地位，同時(shí)在化工業(yè)行業(yè)中使用的換熱器操作工藝設(shè)備投資有20%左右，在石油行業(yè)中也就占到了40%，對(duì)于這些行業(yè)中使用換熱器十分常見，也是運(yùn)用最多的行業(yè)，由于在石油企業(yè)中占有40%的比例，因此在實(shí)際加工中運(yùn)用較多的也就是管式換熱器。

1 換熱器的分類

（1）管殼式換熱器：在很多時(shí)候都會(huì)用到這種換熱裝置，對(duì)于這種裝置具有圓形的外殼，同時(shí)還裝有管束，通過對(duì)介質(zhì)之間的換熱完成，從一種介質(zhì)在流入到換熱管內(nèi)主要就是通過換熱管外殼層部分，對(duì)于換熱器的結(jié)構(gòu)來看也就可以從以下三種分來分析，其中包括U型管換熱器，以及固定換熱器和浮動(dòng)式換熱器。

（2）板式換熱器：在對(duì)換熱器的使用中，主要就是對(duì)熱量的傳遞，對(duì)于板式換熱器也就是通過換熱裝置中的各種的薄板的面進(jìn)行導(dǎo)熱，通過對(duì)冷熱介質(zhì)的分別流動(dòng)可以在梁板之間進(jìn)行換熱處理，由于生活中對(duì)換熱器十分常見，對(duì)換熱器也就具有一定的認(rèn)識(shí)，其中主要就是平板式換熱器、傘板式換熱器、螺旋板式換熱器及板殼式換熱器。在對(duì)這些換熱器使用的過程，對(duì)于傳熱的效率相對(duì)較高，但是這些換熱器的強(qiáng)度較低，并且密封性較差，因此在實(shí)際的應(yīng)用中也就受到了很多的限制，在對(duì)石油、化工業(yè)行業(yè)中應(yīng)用較多的也就是管式換熱器，也就成為當(dāng)前傳統(tǒng)的設(shè)備來使用。

2 換熱器的特性比較

2.1 板式換熱器的優(yōu)勢(shì)

（1）換熱效率高。我們?cè)趯?duì)板式換熱器使用的過程中，在對(duì)之間的便面進(jìn)行處理的時(shí)候，要對(duì)波紋板片之間的裝置進(jìn)行設(shè)置和從復(fù)運(yùn)用，對(duì)其相應(yīng)的介質(zhì)流道進(jìn)行旋轉(zhuǎn)流動(dòng)，也具有較高的熱量傳輸效果，在對(duì)傳熱系數(shù)進(jìn)行對(duì)比的過程中，對(duì)于熱效率的傳遞也就是管式換熱器的5倍之多，對(duì)于這種情況由于板式換熱器在運(yùn)用的時(shí)候，對(duì)其換熱板片都是暴露在空氣當(dāng)中，但是對(duì)其熱量的損失相對(duì)較小，對(duì)于換熱器中的熱量損失可以忽略不計(jì)，對(duì)于這種情況下也就不用采用相應(yīng)的保溫設(shè)備，但是在采用管式換熱器的時(shí)候，在使用中對(duì)熱量的損失較大，也就要合理設(shè)置保溫層。

（2）對(duì)數(shù)平均溫差大。在采用板式換熱器的時(shí)候，很多都是對(duì)換熱進(jìn)行流動(dòng)式的分析，對(duì)于相應(yīng)的修改次數(shù)一般不會(huì)太高，在對(duì)冷熱介質(zhì)在板間流動(dòng)的時(shí)候要保證平行面的換熱，導(dǎo)致兩端的溫度相差很大，對(duì)于板式換熱器使用中，兩端的溫度相差較小，對(duì)水的換熱一般小于1攝氏度。但是我們?cè)诓捎霉苁綋Q熱器的進(jìn)行操作的時(shí)候，冷熱介質(zhì)在管道進(jìn)行流通，通過管道的時(shí)候也就將溫度進(jìn)行降低，在溫度修正系數(shù)達(dá)到了5攝氏度。

（3）成本較低。板式換熱器的板片厚度僅僅是管式換熱器的換熱管的三分之一，在對(duì)換熱器進(jìn)行對(duì)比的過程，框架比管式換熱器要輕很多，然人整體來看板式換熱器只有管式換熱器的五分之一，很大程度的節(jié)約了成本。

2.2 管式換熱器對(duì)策優(yōu)勢(shì)

（1）容量較大。對(duì)于管式換熱器具有容量大的優(yōu)勢(shì)，對(duì)于板式換熱器僅僅只有管式換熱器的20%左右，在對(duì)板間的通道十分狹窄，如果傳輸介質(zhì)中存在大顆粒的時(shí)候很容易造成堵塞。

（2）耐壓耐溫性高。對(duì)于管式換熱器具有耐高溫耐壓的性能，對(duì)于板式換熱器板間的通道較小，在換熱面中存在波紋，對(duì)于相應(yīng)的光滑的管道壓力損失較大，在對(duì)相同的壓力情況下，板式換熱器也就要付出更多的動(dòng)力，在板式換熱器使用的時(shí)候，對(duì)其密封性一般不能在壓力超過2.5MPa的環(huán)境中操作，介質(zhì)的溫度也要受到一定的限制，一般在250攝氏度以下采用板式換熱器進(jìn)行操作，這種換熱器不適宜高壓高壓工況，否則密封墊片有可能泄露。

3 換熱器管板的受力分析及其計(jì)算

3.1 換熱器管板的受力

換熱器的強(qiáng)度計(jì)算一般都有以下兩部分，第一就是對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的常規(guī)計(jì)算，對(duì)其換熱器的整體元件進(jìn)行檢查，在這種情況下一般容器設(shè)計(jì)都是相同的;第二就是換熱器對(duì)特有的板管強(qiáng)度計(jì)算，其中也就包括管板的厚度和外殼的彎曲進(jìn)行分析，還要對(duì)其拉膠情況進(jìn)行分析，例如換熱采用的膨脹脫節(jié)，對(duì)這些就要進(jìn)行相應(yīng)的膨脹節(jié)的計(jì)算。在對(duì)不同的模型進(jìn)行分析的結(jié)果也是不相同的，很多計(jì)算結(jié)果差異很大，不同的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的計(jì)算公式也不同。對(duì)其將管板視為承受均勻的強(qiáng)度的實(shí)心平板，我們也就要考慮各種負(fù)荷原因的作用和材料的分析，需要按照傳統(tǒng)的理論來進(jìn)行設(shè)計(jì)處理，使用的受力平衡和相關(guān)的協(xié)調(diào)方程來求解管板厚度和應(yīng)力，這是我們還要考慮換熱器本身的開孔消弱、材料消弱和剛度消弱，計(jì)算具有一定的經(jīng)驗(yàn)性。

3.2 換熱器管板的計(jì)算

ASME管板的最小厚度：ASME與UHX對(duì)于所有型式的換熱器管板均不給出直接的最小管板厚度，這也是用戶在對(duì)管板應(yīng)用的時(shí)候確定相應(yīng)的初值，通過不同的計(jì)算方式對(duì)其管道進(jìn)行不同的確定，在對(duì)沒有開孔的管板部分不進(jìn)行考慮，管板與殼層的筒體、管層筒體的連接性，也就是相應(yīng)的比值數(shù)，如果不考慮相應(yīng)的筒體殼層，對(duì)其系數(shù)的約束也就沒有有一定的確定值，對(duì)其管板也就會(huì)一定程度消弱，也就會(huì)存在相互消弱的情況。固定管板在相應(yīng)的設(shè)計(jì)中很大程度上受到影響，導(dǎo)致管道出現(xiàn)彎曲的形象。對(duì)于浮頭換熱器管板，ASME簡(jiǎn)化了當(dāng)量應(yīng)力的計(jì)算Pe（Xa）=Ps-Pt，同樣TEMA也不考慮管束對(duì)管板的作用。

設(shè)計(jì)人員在對(duì)管式換熱器進(jìn)行使用的過程中，對(duì)其每一種計(jì)算方式都要進(jìn)行確定，對(duì)其管板的連續(xù)性換熱管板進(jìn)行鏈接荷載，同時(shí)又是僅僅計(jì)算壓力的工作情況在換熱器中進(jìn)行有效的鏈接荷載，換熱管與管板之間的鏈接也就是在滿足熱量傳輸?shù)倪^程中進(jìn)行，更好的對(duì)其換熱器的性能進(jìn)行全面分析，要對(duì)所有的工況均應(yīng)計(jì)算換熱管與管板之間的連接載荷，并與不同工況下的許用值進(jìn)行比較。

4 結(jié)束語

在對(duì)換熱器的性能進(jìn)行分析的時(shí)候，我們要通過新型技術(shù)對(duì)其換熱器的實(shí)際運(yùn)用進(jìn)行全面的分析，在工程中對(duì)換熱器進(jìn)行相應(yīng)的有效選擇，提高換熱器的使用效率，更好的提高換熱器的節(jié)能效果。

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