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(jiǎn)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(xué)成分對(duì)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(duì)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(bǔ)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(shí)，會(huì)染上腐蝕產(chǎn)物的顏色。碳酸鹽水垢質(zhì)硬而脆，附著堅(jiān)牢，難以剝離刮除。對(duì)于循環(huán)冷卻水，應(yīng)定期檢測(cè)水質(zhì)，使水質(zhì)符合GB50050《循環(huán)冷卻水的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》，當(dāng)水質(zhì)不能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GBJ50《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范》中的方法對(duì)水質(zhì)進(jìn)行處理。這樣能有效防止水垢對(duì)設(shè)備換熱效果的影響

4、換熱過程中介質(zhì)的流速對(duì)結(jié)垢形成的影響

適當(dāng)提高流體的流速，使流體中的沉積物不易沉積、結(jié)垢，但換熱器的壓降增大；不斷地改變流體的流動(dòng)方向，使流體不停地沖擊換熱管的壁面，讓流體中的各種雜質(zhì)不易在壁面停留；選擇耐腐蝕的光滑材料，也可以減緩污垢的形成。實(shí)踐中，我們常通過壓力差的檢查，判斷換熱器是否結(jié)垢。公司在每次設(shè)備檢修停車前也都這樣做。

5、換熱過程中介質(zhì)的溫度對(duì)結(jié)垢形成的影響

換熱器進(jìn)出口溫度的變化直接反映出換熱器換熱能力的變化。定期測(cè)量換熱器進(jìn)出口流量、溫度、當(dāng)傳熱能力低到不能滿足工藝要求時(shí)，則應(yīng)通過機(jī)械清洗或化學(xué)清洗提高換熱能力，滿足和維持工藝運(yùn)行的需要。用水作冷卻介質(zhì)時(shí)，水的出口溫度最好控制在50℃，因?yàn)槌^50℃會(huì)使管子腐蝕，換熱器結(jié)垢嚴(yán)重，影響換熱能力，故出口水溫不要超過65℃。

6、換熱器結(jié)構(gòu)形式對(duì)結(jié)垢形成的影響

實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，管道的結(jié)構(gòu)形狀對(duì)結(jié)垢有很大影響。例如波紋管管道，它不僅可以迫使流體按規(guī)定路徑多次錯(cuò)流通過管束，使流體的湍流程度持續(xù)得到強(qiáng)化，還能提高傳熱效率，同時(shí)具有很好的防結(jié)垢能力，其抗垢機(jī)理是：流道內(nèi)流體的高速湍流，使流體中的微粒難以沉積結(jié)垢，即使有少量垢生成，由于介質(zhì)在管內(nèi)外湍流流動(dòng)，對(duì)管壁沖刷強(qiáng)烈，防結(jié)垢能力強(qiáng)。另外，波紋管上存在著因管程與殼程溫差應(yīng)力而產(chǎn)生的應(yīng)變，使具有彈性特征的波紋管的曲率發(fā)生微觀變化，從而使波紋管換熱器具有防垢和除垢的能力。

7、局部環(huán)境條件對(duì)結(jié)垢形成的影響

操作溫度高于或低于環(huán)境溫度時(shí)，有的換熱器需保溫或保冷，保溫或保冷層的完好狀態(tài)直接影響換熱器傳熱性能。如保溫或保冷層一旦破壞，局部環(huán)境條件發(fā)生變化，也會(huì)加速結(jié)垢的聚集，形成結(jié)垢層。

8、換熱器停運(yùn)期間的對(duì)結(jié)垢形成的影響

換熱設(shè)備在每年大修停用期間，如果內(nèi)部的積水或集液未及時(shí)排出，在相對(duì)靜置的條件下，更容易形成結(jié)垢，因而，在設(shè)備停用特別是在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)停用時(shí)，應(yīng)注意換熱器的排水及維護(hù)保養(yǎng)、

9、減少、消除結(jié)垢形成的方法措施

（1）從設(shè)計(jì)角度減少、消除形成結(jié)垢的條件

  換熱器的設(shè)計(jì)是通過計(jì)算確定經(jīng)濟(jì)合理的傳熱面積及換熱器的有關(guān)結(jié)構(gòu)尺寸，以實(shí)現(xiàn)所需的傳熱目的。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，不妨考慮采用特殊結(jié)構(gòu)，例如，設(shè)計(jì)能產(chǎn)生湍流的結(jié)構(gòu)，重要的換熱設(shè)備也可考慮設(shè)置電子除垢器、反沖洗系統(tǒng)等，如果使用水作為換熱介質(zhì)，在考慮腐蝕的情況下，使用防結(jié)垢添加劑等材料，除此之外，遵循簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)原則也可減少甚至消除形成結(jié)垢的外部條件，例如：不潔凈和易結(jié)垢的流體宜走管程，因?yàn)楣艹糖逑幢容^方便。

（2）流量小或粘度大的流體宜走殼程，因流體在有折流擋板的殼程中流動(dòng)，由于流速和流向的不斷改變，即可達(dá)到湍流，阻止結(jié)垢形成。

（3）腐蝕性的流體宜走管程，以免管子和殼體同時(shí)被腐蝕，且管程便于檢修與更換。

（4）被冷卻的流體宜走殼程，可利用殼體對(duì)外的散熱作用，同時(shí)管程結(jié)垢后便于更換。

（5）飽和蒸汽宜走殼程，因蒸汽較潔凈，不易結(jié)垢，不需清洗。流體流速的選擇：流體流速的選擇涉及到傳熱系數(shù)、流動(dòng)阻力及換熱器結(jié)構(gòu)等方面。增大流速，可加大對(duì)流傳熱系數(shù)，減少污垢的形成，使總傳熱系數(shù)增大；但同時(shí)使流動(dòng)阻力加大，動(dòng)力消耗增多；選擇高流速，使管子的數(shù)目減小，對(duì)一定換熱面積，不得不采用較長(zhǎng)的管子或增加程數(shù)，管子太長(zhǎng)不利于清洗，單程變?yōu)槎喑淌蛊骄鶄鳠釡夭钕陆?。因此，一般需通過多方面權(quán)衡選擇適宜的流速。溫差不大、殼程介質(zhì)結(jié)垢不嚴(yán)重、殼程能采用化學(xué)清洗時(shí)，選用固定管板式換熱器。