換熱器的案例
特殊換熱器種類之雙管板換熱器
同單管板換熱器相比，雙管板換熱器管程殼程間泄漏概率低得多；受力狀況更好。
1、雙管板換熱器與單管板換熱器結(jié)構(gòu)比較
從結(jié)構(gòu)看，雙管板換熱器采用固定管板式結(jié)構(gòu)，管束不能抽出清洗。實際使用表明，采用機械脹管法制造的雙管板換熱器，可以滿足使用要求。
雙管板換熱器采用固定管板結(jié)構(gòu)，管束不能抽出清洗,，單管板換熱器可采用多種結(jié)構(gòu)型式，管束可以抽出清洗。對于溫差較大的雙管板換熱器，簡體上可加裝波紋膨脹節(jié)；而單管板換熱器除可考慮簡體上加裝波紋膨脹節(jié)外，常采用浮頭或U型管型式來補償。
對于雙管板換熱器，存在二種設(shè)計理念的認識：一種認為雙管板換熱器用于絕對防止管殼程間介質(zhì)混串的場合，設(shè)計在內(nèi)外管板之間空腔上加裝排液倒淋閥，供日常觀察和內(nèi)管板發(fā)生泄漏時排放，使得管殼程介質(zhì)切實被內(nèi)外二層管板隔離，這是采用雙管板結(jié)構(gòu)型式的主要目的。
另一種認為雙管板換熱器可用于管殼程間介質(zhì)，壓差很大的場合，設(shè)計在內(nèi)外管板之間的空腔中加入一種介質(zhì)，來減小管殼程間介質(zhì)的壓差。這和一般單管板換熱器一樣，不能絕對保證外管板上管口不發(fā)生泄漏。
2、雙管板換熱器與單管板換熱器使用上的比較
單管板換熱器最常見。在使用中除經(jīng)常出現(xiàn)墊片螺栓法蘭接頭密封泄漏外，還會出現(xiàn)管板上的管口泄漏，以及焊接裂紋等。單管板換熱器管板上的管口泄漏大部分出現(xiàn)在焊接收弧處。焊接收弧時氣體未放干凈，有砂眼。雙管板換熱器具有內(nèi)外雙層管板，如果內(nèi)管板管口泄漏，還有外管板防護。
雙管板換熱器筒體大法蘭盤錐體小端與筒體結(jié)合部位于內(nèi)外管板間形成的空腔外邊上，空腔中無介質(zhì)或介質(zhì)壓力很小。受力狀況好于單管板換熱器。另外,雙管板換熱器壓力試驗要打遍壓(管程，兩內(nèi)管板之間的殼程,兩側(cè)內(nèi)外管板之間的腔體)，單管板換熱器壓力試驗要打2～3遍壓(管程,殼程或管程，殼程，小浮頭)。
展開 雙管板換熱器與單管板換熱器的區(qū)別
單管板換熱器管板上的管口泄漏大部分出現(xiàn)在焊接收弧處。焊接收弧時氣體未放干凈，有砂眼。
雙管板換熱器具有內(nèi)外雙層管板，如果內(nèi)管板管口泄漏，還有外管板防護。
單管板換熱器焊接裂紋常出現(xiàn)在換熱器簡體大法蘭盤錐體小端與簡體結(jié)合部。這里出現(xiàn)問題的主要原因，一是大法蘭盤錐體小端與簡體結(jié)合部應(yīng)力大；二是幾何尺寸和形狀突變，容易埋藏缺陷。
雙管板換熱器簡體大法蘭盤錐體小端與筒體結(jié)合部位于內(nèi)外管板間形成的空腔外邊上，空腔中無介質(zhì)或介質(zhì)壓力很小。受力狀況好于單管板換熱器。
另外，雙管板換熱器壓力試驗要打4遍壓(管程、兩內(nèi)管板之間的殼程、兩側(cè)內(nèi)外管板之間的腔體)，單管板換器壓力試驗要打2～3遍壓(管程、殼程或管程、殼程、小浮頭)。
04
雙管板與單管板換熱器制造的比較
①費用
雙管板換熱器與單管板換熱器相比，增加部分為兩個外管板、兩個內(nèi)外管板之間的腔體和腔體中的換熱管。目前國內(nèi)定購的雙管板換熱器價格比定購的單管板換熱器價格高出10~20%左右。
據(jù)北京燕山石化公司制苯裝置三臺雙管板換熱器顯示：如果分別采用雙管板結(jié)構(gòu)形式和單管板結(jié)構(gòu)形式做換熱器，雙管板比單管板增加重量10％～20％，增加費用25％～37％。因此，應(yīng)更加重視雙管板換熱器制造質(zhì)量，使多花的錢，切實達到好的效果。
②脹接
通常，換熱管和管板的連接大致有四種形式，即強度焊(常見氬弧焊)、強度脹、強度焊+貼脹、強度脹+密封焊，其差異主要反映在管孔是否開槽和焊接坡口及管子伸出長度等方面。脹接可分為非均勻脹接(機械滾珠脹接)、均勻脹接(液壓脹接、液袋脹接、橡膠脹接、爆炸脹接等)。
展開 相比管殼式換熱器，板式換熱器有哪些優(yōu)勢？
板式換熱器與管殼式換熱器相比有哪些優(yōu)勢
板式換熱器是熱換器的一種類型，主要是由一系列波紋形狀的金屬片疊裝而成的一種新型又高效的換熱器，器械內(nèi)的各個板片組合形成了薄矩形通道，就這樣進行熱量交換，那么板式換熱器原理有哪些呢?板式與管殼式換熱器相比有哪些優(yōu)勢呢?下面來看看吧。
板式換熱器原理
有哪些一：結(jié)構(gòu)原理
板式換熱器的結(jié)構(gòu)原理是結(jié)構(gòu)上的組合，是指按一定間隔將可拆卸的板式換熱器中的沖壓有波紋薄板通過墊片密封好，并且用特有的框架和壓緊螺旋重疊來壓緊，而板片和墊片的四個角孔就是流體的分配和匯集管道，能合理地將冷熱流體分開，通過板片進行熱交換。
板式換熱器原理
有哪些二：工作原理
而板式換熱器的工作原理則是通過板片進行熱量交換，工作中的氣流在兩塊板片之間的通道中流過。中間的隔層板片將依次通過流道的冷熱流體分開，在此板片進行換熱交換。
板式換熱器原理原理就這兩種，熱換器除了板式熱換器還有管殼式熱換器，與此相比，有很多優(yōu)勢之處，所以受到更多人的選擇，那么都有哪些優(yōu)勢呢：
1、傳熱系數(shù)高
板式換熱器是由不同的波紋板相互倒置才組合成的流道，，所以流體通過管道時的傳熱系數(shù)會更高，是管殼式的3至5倍。
展開 管殼式換熱器中換熱管與管板連接的工藝
一、概述
換熱器作為將物料之間熱流體的部分熱量傳遞給冷流體的傳熱設(shè)備，在人們?nèi)粘Ｉ罴笆汀⒒ぁ恿Α⑨t(yī)藥、原子能和核工業(yè)等行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。它可作為獨立的設(shè)備，如加熱器、凝汽器、冷卻器等；也可作為某些工藝設(shè)備的組成部分，如一些化工設(shè)備中的熱交換器等。
尤其在耗能用量較大的化工行業(yè)中，換熱器在化工生產(chǎn)的熱量交換和傳遞過程中是不可缺少的設(shè)備，在整個化工生產(chǎn)設(shè)備中也占有相當?shù)谋壤? 換熱器從其功能上來看，一方面是保證工業(yè)過程對介質(zhì)所要求的特定溫度，另一方面也是提高能源利用率的主要設(shè)備。按其結(jié)構(gòu)形式主要有板式換熱器、浮頭式換熱器、固定管板式換熱器和U形管式換熱器等等。其中除板式換熱器外，其余幾種屬于管殼式換熱器。
由于管殼式換熱器具有單位體積上較大的換熱面積，而且換熱效果好，同時具有結(jié)構(gòu)堅固、適應(yīng)性強、制造工藝成熟等優(yōu)點，已成為最為普遍使用的一種典型的換熱器。
二、管殼式換熱器中換熱管與管板的連接
在管殼式換熱器中換熱管和管板是換熱器管程和殼程之間的惟一屏障，換熱管與管板之間的連接結(jié)構(gòu)和連接質(zhì)量決定了換熱器的質(zhì)量優(yōu)劣和使用壽命，是換熱器制造過程中至關(guān)重要的一個環(huán)節(jié)。
大多數(shù)換熱器的破壞及失效都發(fā)生在換熱管與管板的連接部位，其連接接頭的質(zhì)量也直接影響著化工設(shè)備及裝置的安全可靠性，因此對于管殼式換熱器中換熱管與管板的連接工藝就成為了換熱器制造質(zhì)量保證體系中最關(guān)鍵的控制環(huán)節(jié)。目前在換熱器制造過程中，換熱管與管板的連接主要有：焊接、脹接、脹接加焊接以及膠接加脹接等方法。
展開 
管殼式換熱器中換熱管與管板連接的工藝
概述
換熱器作為將物料之間熱流體的部分熱量傳遞給冷流體的傳熱設(shè)備，在人們?nèi)粘Ｉ罴笆汀⒒ぁ恿Α⑨t(yī)藥、原子能和核工業(yè)等行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。它可作為獨立的設(shè)備，如加熱器、凝汽器、冷卻器等；也可作為某些工藝設(shè)備的組成部分，如一些化工設(shè)備中的熱交換器等。
尤其在耗能用量較大的化工行業(yè)中，換熱器在化工生產(chǎn)的熱量交換和傳遞過程中是不可缺少的設(shè)備，在整個化工生產(chǎn)設(shè)備中也占有相當?shù)谋壤?換熱器從其功能上來看，一方面是保證工業(yè)過程對介質(zhì)所要求的特定溫度，另一方面也是提高能源利用率的主要設(shè)備。按其結(jié)構(gòu)形式主要有板式換熱器、浮頭式換熱器、固定管板式換熱器和U形管式換熱器等等。其中除板式換熱器外，其余幾種屬于管殼式換熱器。
由于管殼式換熱器具有單位體積上較大的換熱面積，而且換熱效果好，同時具有結(jié)構(gòu)堅固、適應(yīng)性強、制造工藝成熟等優(yōu)點，已成為最為普遍使用的一種典型的換熱器。
管殼式換熱器中換熱管與管板的連接
在管殼式換熱器中換熱管和管板是換熱器管程和殼程之間的惟一屏障，換熱管與管板之間的連接結(jié)構(gòu)和連接質(zhì)量決定了換熱器的質(zhì)量優(yōu)劣和使用壽命，是換熱器制造過程中至關(guān)重要的一個環(huán)節(jié)。
大多數(shù)換熱器的破壞及失效都發(fā)生在換熱管與管板的連接部位，其連接接頭的質(zhì)量也直接影響著化工設(shè)備及裝置的安全可靠性，因此對于管殼式換熱器中換熱管與管板的連接工藝就成為了換熱器制造質(zhì)量保證體系中最關(guān)鍵的控制環(huán)節(jié)。目前在換熱器制造過程中，換熱管與管板的連接主要有：焊接、脹接、脹接加焊接以及膠接加脹接等方法。
展開 五分了解讀換熱器
換熱器類型和結(jié)構(gòu)
換熱器的定義
換熱器是將熱流體的部分熱量傳遞給冷流體的設(shè)備，即在一個大的密閉容器內(nèi)裝上水或其他介質(zhì)，而在容器內(nèi)有管道穿過。讓熱水從管道內(nèi)流過。
由于管道內(nèi)熱水和容器內(nèi)冷熱水的溫度差，會形成熱交換，也就是初中物理的熱平衡，高溫物體的熱量總是向低溫物體傳遞，這樣就把管道里水的熱量交換給了容器內(nèi)的冷水，換熱器又稱熱交換器。
換熱器的分類與結(jié)構(gòu)
換熱器按用途分類可以分為：
冷卻器、冷凝器、加熱器、換熱器、再沸器、蒸氣發(fā)生器、廢熱(或余熱)鍋爐。
按換熱方式可以分為：
直接接觸式換熱器（又叫混合式換熱器）、蓄熱式換熱器和間壁式換熱器。
1
直接接觸式換熱器
直接接觸式交換器是依靠冷、熱流體直接接觸而進行傳熱的，這種傳熱方式避免了傳熱間壁及其兩側(cè)的污垢熱阻，只要流體間的接觸情況良好，就有較大的傳熱速率。
展開 板式換熱器中的換熱管應(yīng)該如何進行固定？
說到這里，也許你會問：那管殼式換熱器里的管子是怎么固定的？沒錯，在那種結(jié)構(gòu)中，換熱管確實需要被固定在管板上，通常采用脹接或焊接的方式，確保管子不會松動或泄漏，但那是另一個故事了。
回到板式換熱器，它的“固定”哲學更偏向于整體的壓緊與精密的定位，而非單根管子的束縛，這種設(shè)計不僅提升了換熱效率，也讓設(shè)備更加緊湊、靈活，維護起來也相對簡便。
所以，下次當你聽到“板式換熱器的換熱管”時，不妨一笑置之，然后優(yōu)雅地糾正：我們固定的是板片，不是管子，這才是真正懂行的人才會說的話。
板式換熱器優(yōu)化設(shè)計方法
因此，冷熱介質(zhì)流量比過大時不宜采用熱混合板。
② 采用非對稱型板式換熱器
對稱型板式換熱器由板片兩面波紋幾何結(jié)構(gòu)相同的板片組成，形成冷熱流道流通截面積相等的板式換熱器。非對稱型 (不等截面積型 )板式換熱器根據(jù)冷熱流體的傳熱特性和壓力降要求，改變板片兩面波形幾何結(jié)構(gòu)，形成冷熱流道流通截面積不等的板式換熱器，寬流道一側(cè)的角孑 L直徑較大。非對稱型板式換熱器的傳熱系數(shù)下降微小，且壓力降大幅減小。冷熱介質(zhì)流量比較大時，采用非對稱型單流程比采用對稱型單流程的換熱器可減少板片面積 15% 一 3O% 。
③ 采用多流程組合
當冷熱介質(zhì)流量較大時，可以采用多流程組合布置，小流量一側(cè)采用較多的流程，以提高流速，獲得較高的傳熱系數(shù)。大流量一側(cè)采用較少的流程，以降低換熱器阻力。多流程組合出現(xiàn)混合流型，平均傳熱溫差稍低。采用多流程組合的板式換熱器的固定端板和活動端板均有接管，檢修時工作量大。
④ 設(shè)換熱器旁通管
當冷熱介質(zhì)流量比較大時，可在大流量一側(cè)換熱器進出口之問設(shè)旁通管，減少進入換熱器流量，降低阻力。為便于調(diào)節(jié)，在旁通管上應(yīng)安裝調(diào)節(jié)閥。該方式應(yīng)采用逆流布置，使冷介質(zhì)出換熱器的溫度較高，保證換熱器出口合流后的冷介質(zhì)溫度能達到設(shè)計要求。設(shè)換熱器旁通管可保證換熱器有較高的傳熱系數(shù)，降低換熱器阻力，但調(diào)節(jié)略繁。
⑤ 板式換熱器形式的選擇
換熱器板間流道內(nèi)介質(zhì)平均流速以 0．3～ 0．6m／ s為宜，阻力以不大于100 kPa為宜。
展開 加氫裂化裝置高壓換熱器選型分析
反應(yīng)進料與氫氣混合后與反應(yīng)產(chǎn)物換熱，進入加熱爐達到反應(yīng)所需溫度后進入反應(yīng)器;反應(yīng)產(chǎn)物與汽提塔底油換熱后進入熱高壓分離器;熱高壓分離器氣相先后與氫氣、冷低分油換熱，經(jīng)高壓空冷器進入冷高壓分離器;冷高壓分離器氣相經(jīng)過脫硫后，進入循環(huán)氫壓縮機，而后一部分作為急冷氫，一部分經(jīng)反應(yīng)進/出料換熱器返回反應(yīng)器。
上圖中有5臺高壓換熱器，E01~E05。不同的專利商設(shè)計的具體高壓換熱器臺數(shù)不同，但基本上都在上圖所示工藝位置。
2
高壓換熱器常見問題
①壓力降大小直接影響裝置能耗
加氫裂化裝置高壓換熱器大部分應(yīng)用于循環(huán)氫回路，此回路中壓力降的大小直接影響循環(huán)氫壓縮機的能耗。對于一次通過的加氫裂化裝置，循環(huán)氫壓縮機的能耗約占裝置總能耗的15%~30%。因此，高壓換熱器壓力降的大小對裝置能耗影響較大，較小的壓力降有利于降低裝置運行成本。
②換熱器運行條件苛刻
加氫裂化裝置為高壓、臨氫工藝環(huán)境，對設(shè)備、材料要求高，部分緊急事故的處理需要對反應(yīng)系統(tǒng)進行0.7MPa/min或2.1MPa/min泄壓，此時高壓換熱器壓力快速下降，溫度上升較快，容易出現(xiàn)泄漏、火災(zāi)等事故。
③大型化增加制造難度
隨著近年來裝置大型化的迅速發(fā)展，高壓換熱器規(guī)格越來越大，加工難度增加。對于螺紋鎖緊環(huán)式換熱器，直徑大于1600mm為大型，加工難度較大，管板容易變形、平整度要求苛刻，更容易出現(xiàn)內(nèi)漏問題。近兩年已經(jīng)出現(xiàn)1800mm的螺紋鎖緊環(huán)式換熱器，但制造難度更大，內(nèi)漏風險也更大。
展開 連換熱器都沒了解透徹，還說自己是化工人？
U形管換熱器
如上圖為U形管換熱器，U形管換熱器的每根換熱管都彎成U形，進出口分別安裝在同一管板的兩側(cè)，封頭以隔板分成兩室。每根管可自由伸縮，與外殼無關(guān)。
從而消除熱應(yīng)力，其結(jié)構(gòu)比浮頭式換熱器簡單。
但管程不易清洗，使用有很大的局限性只適用于潔凈流體。
e) 板式換熱器
板式換熱器是由一組長方形的薄金屬傳熱板片構(gòu)成，用框架將板片夾緊組裝于支架上。
兩個相鄰板片的邊緣襯以墊片(各種橡膠或壓縮石棉等制成)壓緊，板片四角有圓孔，形成流體的通道。
板式換熱器和管殼式換熱器的區(qū)別：
a.傳熱系數(shù)高
由于不同的波紋板相互倒置，構(gòu)成復(fù)雜的流道，使流體在波紋板間流道內(nèi)呈旋轉(zhuǎn)三維流動，能在較低的雷諾數(shù)（一般Re=50~200）下產(chǎn)生紊流，所以傳熱系數(shù)高，一般認為是管殼式的3~5倍。
b.對數(shù)平均溫差大，末端溫差小
在管殼式換熱器中，兩種流體分別在管程和殼程內(nèi)流動，總體上是錯流流動，對數(shù)平均溫差修正系數(shù)小，而板式換熱器多是并流或逆流流動方式，其修正系數(shù)也通常在0.95左右，此外，冷、熱流體在板式換熱器內(nèi)的流動平行于換熱面、無旁流，因此使得板式換熱器的末端溫差小，對水換熱可低于1℃，而管殼式換熱器一般為5℃.
c.占地面積小
板式換熱器結(jié)構(gòu)緊湊，單位體積內(nèi)的換熱面積為管殼式的2~5倍，也不像管殼式那樣要預(yù)留抽出管束的檢修場所，因此實現(xiàn)同樣的換熱量，板式換熱器占地面積約為管殼式換熱器的1/5~1/8。
展開 板式換熱器優(yōu)化設(shè)計方法
因此，冷熱介質(zhì)流量比過大時不宜采用熱混合板。
② 采用非對稱型板式換熱器
對稱型板式換熱器由板片兩面波紋幾何結(jié)構(gòu)相同的板片組成，形成冷熱流道流通截面積相等的板式換熱器。非對稱型 (不等截面積型 )板式換熱器根據(jù)冷熱流體的傳熱特性和壓力降要求，改變板片兩面波形幾何結(jié)構(gòu)，形成冷熱流道流通截面積不等的板式換熱器，寬流道一側(cè)的角孑 L直徑較大。非對稱型板式換熱器的傳熱系數(shù)下降微小，且壓力降大幅減小。冷熱介質(zhì)流量比較大時，采用非對稱型單流程比采用對稱型單流程的換熱器可減少板片面積 15% 一 3O% 。
③ 采用多流程組合
當冷熱介質(zhì)流量較大時，可以采用多流程組合布置，小流量一側(cè)采用較多的流程，以提高流速，獲得較高的傳熱系數(shù)。大流量一側(cè)采用較少的流程，以降低換熱器阻力。多流程組合出現(xiàn)混合流型，平均傳熱溫差稍低。采用多流程組合的板式換熱器的固定端板和活動端板均有接管，檢修時工作量大。
④ 設(shè)換熱器旁通管
當冷熱介質(zhì)流量比較大時，可在大流量一側(cè)換熱器進出口之問設(shè)旁通管，減少進入換熱器流量，降低阻力。為便于調(diào)節(jié)，在旁通管上應(yīng)安裝調(diào)節(jié)閥。該方式應(yīng)采用逆流布置，使冷介質(zhì)出換熱器的溫度較高，保證換熱器出口合流后的冷介質(zhì)溫度能達到設(shè)計要求。設(shè)換熱器旁通管可保證換熱器有較高的傳熱系數(shù)，降低換熱器阻力，但調(diào)節(jié)略繁。
⑤ 板式換熱器形式的選擇
換熱器板間流道內(nèi)介質(zhì)平均流速以 0．3～ 0．6m／ s為宜，阻力以不大于100 kPa為宜。
展開 
換熱器結(jié)垢的清理方法
1、常見換熱器的形式、工作原理及換熱介質(zhì)
在不同溫度的流體間傳遞熱能的裝置稱為熱交換器，簡稱為換熱器。在換熱器中至少要有兩種溫度不同的流體，一種流體溫度較高，放出熱量；另一種流體則溫度較低，吸收熱量。換熱器按用途不同可分為加熱器、冷卻器、冷凝器、蒸發(fā)器、再沸器、深冷器、過熱器等。
2、換熱介質(zhì)的化學成分對結(jié)垢形成的影響
換熱介質(zhì)是指和工藝物料發(fā)生熱量交換的輔助介質(zhì)，常用的有水、油、空氣等。水是最常見的換熱介質(zhì)，其雜質(zhì)成分對換熱器結(jié)垢的形成有很大的影響。具體來說有：以離子或分子狀態(tài)溶解于水中的雜質(zhì)：鈣鹽類、鎂鹽類、鈉鹽類。以膠體狀態(tài)存在的雜質(zhì)：鐵化合物、微生物、冷卻循環(huán)水中的污泥，來源于空氣中的塵土及補充水中的懸浮物，逐漸沉積在流速較低的換熱器中。粘垢：主要是微生物的分泌物與水中泥沙、腐蝕產(chǎn)物、菌藻殘骸粘結(jié)而成，常常附著在換熱器壁面上。
3、換熱器垢的理化性質(zhì)
在受熱面與傳熱表面上沉積的附著物層常稱作水垢。在換熱器中，尤其是壓縮冷盤等循環(huán)冷卻式換熱器中，含有碳酸氫鹽分解產(chǎn)物和微生物污泥。碳酸鹽水垢是循環(huán)冷卻水系統(tǒng)和熱交換器傳熱表面的主要垢種。碳酸鹽水垢的基本性狀：碳酸鹽水垢外觀為白色或灰白色。如果設(shè)備有腐蝕時，會染上腐蝕產(chǎn)物的顏色。碳酸鹽水垢質(zhì)硬而脆，附著堅牢，難以剝離刮除。對于循環(huán)冷卻水，應(yīng)定期檢測水質(zhì)，使水質(zhì)符合GB50050《循環(huán)冷卻水的水質(zhì)標準》，當水質(zhì)不能達到標準時，應(yīng)按國家標準GBJ50《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計規(guī)范》中的方法對水質(zhì)進行處理。
展開 【CAE案例】換熱器多尺度建模耦合
01
研究背景
換熱器（Heat Exchanger）是將熱流體的部分熱量傳遞給冷流體的設(shè)備，又稱熱交換器。換熱器在化工、石油、動力、食品及其它許多工業(yè)生產(chǎn)中占有重要地位，其在化工生產(chǎn)中換熱器應(yīng)用廣泛可，作為加熱器、冷卻器、冷凝器、蒸發(fā)器和再沸器等。對換熱器進行流體仿真，能幫助了解換熱器內(nèi)冷熱流體的溫度分布和熱量交換效率，對指導換熱器的設(shè)計具有重大意義。由于換熱器對熱量交換效率的要求，換熱器從流體進口到交換區(qū)再到出口的尺度變化較大，圖一展示了一個常見換熱器的尺寸變化。在這種情況下，如果對換熱器進行全計算流體力學（CFD）仿真，需要較大網(wǎng)格量才能保證網(wǎng)格質(zhì)量，這就使得CFD仿真變得復(fù)雜和昂貴。為了節(jié)約計算成本且保證計算準確度，本案例提出了不同尺度區(qū)域分開建模再耦合的方法進行CFD仿真，分區(qū)如圖2所示。
圖1 換熱器尺寸變化
圖2 換熱器尺度分區(qū)
02
模型建立
本案例選取了如圖所示的換熱器幾何模型作為研究對象，由于換熱器是對稱的，只需研究一半的換熱器。該模型的上表面為對稱面，模型包含6個熱通道和6.5個冷通道，通道之間由12個固體片隔開。熱流體的流動方向為x，冷流體的流動方向為-z。
展開 多種換熱器工作原理圖不容錯過，值得收藏！
一、概述
換熱器（heat exchanger），是將熱流體的部分熱量傳遞給冷流體的設(shè)備，又稱熱交換器。
換熱器在化工、石油、動力、食品及其它許多工業(yè)生產(chǎn)中占有重要地位，其在化工生產(chǎn)中換熱器可作為加熱器、冷卻器、冷凝器、蒸發(fā)器和再沸器等，應(yīng)用廣泛。
二、分類
適用于不同介質(zhì)、不同工況、不同溫度、不同壓力的換熱器，結(jié)構(gòu)型式也不同，換熱器的具體分類如下：
1. 按傳熱原理分類
間壁式換熱器
間壁式換熱器是溫度不同的兩種流體在被壁面分開的空間里流動，通過壁面的導熱和流體在壁表面對流，兩種流體之間進行換熱。
間壁式換熱器有管殼式、套管式和其他型式的換熱器。間壁式換熱器是目前應(yīng)用最為廣泛的換熱器。
蓄熱式換熱器
蓄熱式換熱器通過固體物質(zhì)構(gòu)成的蓄熱體，把熱量從高溫流體傳遞給低溫流體，熱介質(zhì)先通過加熱固體物質(zhì)達到一定溫度后，冷介質(zhì)再通過固體物質(zhì)被加熱，使之達到熱量傳遞的目的。
蓄熱式換熱器有旋轉(zhuǎn)式、閥門切換式等。
流體連接間接式換熱器
流體連接間接式換熱器，是把兩個表面式換熱器由在其中循環(huán)的熱載體連接起來的換熱器，熱載體在高溫流體換熱器和低溫流體之間循環(huán)，在高溫流體接受熱量，在低溫流體換熱器把熱量釋放給低溫流體。
直接接觸式換熱器
又被稱為混合式換熱器，這種換熱器是兩種流體直接接觸，彼此混合進行換熱的設(shè)備，例如，冷水塔、氣體冷凝器等。
復(fù)式換熱器
兼有汽水面式間接換熱及水水直接混流換熱兩種換熱方式的設(shè)備。
同汽水面式間接換熱相比，具有更高的換熱效率；同汽水直接混合換熱相比具有較高的穩(wěn)定性及較低的機組噪音。
2.
展開 大型重整芳烴聯(lián)合裝置反應(yīng)進出料換熱器選型分析
纏繞管式換熱器由殼體和芯體組成，芯體由纏繞在中心筒上的多層小直徑換熱管組成，換熱管在中心筒上螺旋狀交替纏繞，不同層換熱管間設(shè)有定距管，中心筒與管板相連。
反應(yīng)進出料換熱器選用
01
石腦油加氫反應(yīng)進出料換熱器
石腦油加氫裝置反應(yīng)進出料換熱器通常選用數(shù)臺U型管換熱器，隨著裝置不斷大型化，進出料換熱器熱負荷不斷增大。以某2.6Mt/a石腦油加氫裝置為例，進出料換熱器回收熱量可達70MW，若選用U型管換熱器，需要8臺串聯(lián)，臺數(shù)過多；選用繞管換熱器時，僅需要1臺繞管和2臺管殼式換熱器串聯(lián)即可滿足換熱需求。選用繞管換熱器時串聯(lián)2臺管殼式換熱器主要是在反應(yīng)產(chǎn)物低溫端注水去除產(chǎn)物中的銨鹽，若不考慮洗銨鹽，1臺繞管式換熱器完全可滿足換熱需求。
以下分別為該2.6Mt/a石腦油加氫裝置進出料換熱器選用多臺管殼式及繞管和管殼式串聯(lián)選型情況。
02
重整反應(yīng)進出料換熱器
重整裝置進出料換熱器熱負荷與重整反應(yīng)加熱爐輻射段熱負荷相當，甚至更大，是重整裝置回收熱量大戶，近期設(shè)計大型化重整裝置進出料換熱器熱端溫差約32℃。目前已投產(chǎn)重整裝置中最大的繞管式換熱器應(yīng)用于某3.3Mt/a重整裝置，換熱器熱負荷190MW，選用1臺殼徑Φ5050mm繞管式換熱器。裝置運行初期熱端溫差20℃，比設(shè)計值低15℃，換熱性能較好。
國內(nèi)已投產(chǎn)單套最大重整裝置，某3.8Mt/a重整裝置進出料換熱器熱負荷231.34MW，選用2臺殼徑Φ3280mm并聯(lián)PACKINOX焊接板式換熱器。裝置運行初期2臺板換熱端溫差均值26℃，比設(shè)計值低2℃，換熱性能較好。
展開 