什么是热交换器?角色和特征总结

1.热交换器的作用

正如我们在开始时提到的，热交换器是一种将热量从温流体转移 (热交换) 到冷流体的装置，并且水和周围空气被用作流体。

当安装在冷却器中用于冷却目的时，冷冷却水剥夺了热交换器中目标液体的热量。

根据目标流体、冷却介质、结构等，热交换器的类型有很多，因此在选择热交换器时，仔细考虑安装环境、尺寸、可维护性等非常重要。

2.【按种类】 主要交换器的优缺点

以下是常用的典型热交换器的类型和特征。

■ ①．空冷式热交换器

空冷式热交换器的结构主要由管束（翅片管等）和风扇组成。需要冷却的液体在管束中流通，风扇将空气吹过管束，利用液体与空气之间的温差，使液体冷却（散热）。

由于它们不需要除周围空气和电源之外的任何基础设施，并且可以安装在任何地方，因此有时会安装在户外。

风冷换热器的优点

• ·较少的位置限制
• ・运行和维护成本低，且环境

风冷换热器的缺点

• ·如果周围空气和液体之间的温差很小，则冷却效率降低，并且不能冷却到周围空气的温度以下
• ·设备本身很大

■ (2) 。风机盘管装置

通过将空气吹向循环冷却水的盘管，即可产生冷风。也可以将盘管内的循环水切换为热水，从而产生热风。

风扇盘管装置的优点

• ·悬挂式、落地式等安装场所比较自由

风扇盘管装置的缺点

• ·需要输送冷却水的设备

■ (3) 。折流板换热器

是在重叠的传热板之间，高温和低温液体交替流动进行热交换的构造。高温和低温液体在板之间的间隙中交替流动，可以有效地进行热交换，并且可以充分利用微小的温差。

钎焊件主要用铜，但在制药、半导体等要求洁净规格的场所，也使用不锈钢或镍钎焊的热交换器。

折流板换热器的优点

• 性能高压
• ·换热效率高
• ·典型热交换器中的最小尺寸
• ·低成本

折流板换热器的缺点

• ·不可拆卸，难以维护
• ·流道可能堵塞

■ (4) 。垫板换热器

两种液体在堆叠的导热板之间流动以进行热交换的基本结构与制动板相同，但这是一个很大的特点，板之间用橡胶垫片隔开，整体可以拆卸是的。

两侧夹在固定板之间，用螺栓固定，可以通过更换垫片和板子或者增加板子来增加制冷能力。

垫板换热器的优点

• ·可拆卸，便于维护
• ・可通过添加更多板来增加能力
• ·换热效率高
• ·较小

垫片换热器的缺点

• ·大于支架型
• ·现场需要维护空间

■ ⑤．壳管式热交换器

它的结构是热导管 (管) 包含在主体 (壳) 中，热交换通过液体传递到每个主体。

这是一种可以设计成较小压力损失的结构，也可以应对高粘度的流体，因此也用于油压相关设备和化工厂等。

管壳式热交换器的优点

• ·低温高温、低压高压、制热制冷、蒸发冷凝，适用范围广泛
• ·有些型号可以拆卸
• ·相对容易维护

管壳式热交换器的缺点

• ·与板式相比尺寸更大

■ (6) 。投入式 (浸泡型) 换热器

将管状的热交换器直接浸入冷却对象液体的罐中进行热交换。不需要冷却液体的循环路径，易于部署。

投入式换热器的优点

• ·易于部署
• ·低成本
• ·可根据水箱尺寸进行设计

投入式换热器的缺点

• ·传导效率低，需要搅拌机
• ·交换热量难以预测
• ·可能发生冷凝，并可能混入待冷却的液体中

■ (7) 。套筒

是外槽 (夹套部) 包裹内槽的双层构造，使调整了温度的水在外槽 (夹套部) 循环，对内槽进行冷却、加温、保温。

因为不锈钢制的很多，容易清扫，所以也用于食品和医药品的制造工序。

夹克坦克的优点

• ·易于维护

夹克罐的缺点

• ·传导效率低，需要搅拌机
• ·交换热量难以预测

3.热交换器的特征一览

我们整理了所介绍的代表性热交换器的特点。请选择最适合您用途和安装环境的型号。

4.提高换热器交换热量的关键

热交换器的能力受传热面积、总传热系数、对数平均温差三个因素的影响较大，如下式所示。

交换的热量越大，热交换器的能力越高。

【交换热量公式】
Q=A×U×ΔT
Q:交换热量 (kW)，A:传热面积 (m2)，U:总传热系数 (kW/m2/K)，ΔT:对数平均温差 (K)

我将介绍提高交换热量的要点。

​点 (1) 。增大传热面积

传热面积是指通过冷却水的管束等传热部件的表面积。因为传热面积越大，交换热量也越高，所以增加热交换器的管束根数和板片数是有效的。

但是，由于热交换器的尺寸与交换热量成比例增加，因此根据安装地点等会产生限制。

​点 (2) 。提高总传热系数 (传热效率)

总热传递系数 (热传递效率) 是指整个设备的热传递容易性。由于热量的传递方式取决于热交换器的材料和状态，让我们通过坚持以下几点来提高传热效率。

• ·使用热传导率高的材质的热交换器
• ·使热交换器的壁面变薄
• ·清除导热表面的污垢
• ·在传热面上制作凹凸
• ·增加流量

​点 (3) 。增加对数平均温差

对数平均温差是热交换器中高温流体和低温流体之间温差的对数平均值。由于进行热交换的两个流体之间的温差越大，交换热量越大，因此冷却介质的温度越低，交换热量越大。

此外，如果“逆流”使低温和高温流体以相反的方向流动，则热交换量增加。