基于換熱器工藝可靠性的選型探究

任曉珍 崔保林（河南神馬尼龍化工有限責(zé)任公司，河南 平頂山 467000）

基于換熱器工藝可靠性的選型探究

任曉珍 崔保林（河南神馬尼龍化工有限責(zé)任公司，河南 平頂山 467000）

本文對(duì)換熱器及其分類、可靠性及選型的方法進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹，并對(duì)換熱器選型的影響因素、依據(jù)、運(yùn)行參數(shù)的選取進(jìn)行了探究。

換熱器；工藝可靠性；選型

熱能在食品生產(chǎn)、制造和日常生活中等行業(yè)中廣泛應(yīng)用的一種重要的能源，為社會(huì)發(fā)展和人類的進(jìn)步作出卓越的、不可磨滅的貢獻(xiàn)。為使熱能能夠充分的被利用，需要在方法選型上更加進(jìn)一步地研究，保證控制好換熱器裝置的可靠性這一關(guān)鍵點(diǎn)。本文以換熱器裝置為研究對(duì)象，從可靠性理論出發(fā)，對(duì)換熱器的可靠性指標(biāo)進(jìn)行了探討，對(duì)正確選型方法的選擇進(jìn)行了闡述，旨在通過本文的論述能夠?yàn)閾Q熱器生產(chǎn)及應(yīng)用在選型上提供一定的方向。

1 換熱器概述

換熱器是轉(zhuǎn)換熱能的一種設(shè)備，其對(duì)象是滿足不同溫度條件下的流體。在不同溫度條件下的流體之間傳遞熱能，用于傳遞熱能的裝置即是換熱器[1]。

隨著社會(huì)主義現(xiàn)代化進(jìn)程的不斷深化，科技的不斷進(jìn)步，作為一種通用的工藝設(shè)備，換熱器廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代化建設(shè)的各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域。因此，對(duì)換熱器的研究便尤為重要。本文重點(diǎn)探索換熱器的可靠性的選型方法。

1.1 換熱器的分類

隨著科技的進(jìn)步，工業(yè)行業(yè)對(duì)換熱器的結(jié)構(gòu)、類型，性能和參數(shù)有各式各樣的要。近代科技不斷在飛速發(fā)展，很大程度上促進(jìn)了不同類型換熱器的層出不窮。可根據(jù)其共同特征對(duì)換熱器加以分類和區(qū)分。

根據(jù)換熱器的溫度分布狀況，可將其分為：溫度工況穩(wěn)定、不穩(wěn)定的換熱器。

根據(jù)傳送熱量的方法，可將其分為：蓄熱式、混合式間壁式、換熱器。

其中，間壁式換熱器又可分為：管式、板式、夾套式和其他換熱器等。管式換熱器中典型結(jié)構(gòu)的類型有沉浸式、噴淋式、套管式和管殼（列管）式。

總之，在生產(chǎn)過程中，要充分考慮生產(chǎn)需求選擇適宜的換熱器。

1.2 換熱器可靠性

換熱器的可靠度是指從某一特定的時(shí)刻起，在規(guī)定的條件、時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定功能的概率[2]。需引入具體的可靠度來描述定量分析換熱器的可靠性。而故障率是描述換熱器可靠性常用的指標(biāo)之一。故障率是設(shè)備工作到某一時(shí)刻后，單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生故障的概率。產(chǎn)生的故障率越低，則得到的可靠性越高。

2 換熱器選型

本文主要從換熱器選型的影響因素，換熱器選型的依據(jù)和合理選取換熱器運(yùn)行參數(shù)來討論、探究換熱器的選型。

2.1 換熱器選型的影響因素

換熱器選型的正確與否將直接影響其運(yùn)行及生產(chǎn)工藝過程,因此對(duì)換熱器進(jìn)行選型前應(yīng)對(duì)其影響因素作全面分析。影響換熱器選型的主要因素有：投資費(fèi)用、回收費(fèi)用和還本時(shí)間；安裝場(chǎng)地和現(xiàn)場(chǎng)布置條件；抗腐蝕和抗損壞能力壓力范圍和阻力損失；壁面工作溫度；溫度的可調(diào)范圍；使用壽命和可靠性；結(jié)垢程度及除垢性能；安裝和檢修方便程度等。

一般情況下，在滿足生產(chǎn)工藝條件的前提下，考慮一個(gè)或幾個(gè)影響因素即可以進(jìn)行選型。通常根據(jù)裝設(shè)換熱器的目的來確定的不確定性的影響因素。

2.2 換熱器選型的依據(jù)

此外，換熱器中冷、熱流體性質(zhì)對(duì)換熱器的選型具有一定程度上的影響。流體是氣體與液體的總稱，其具有流動(dòng)性，其不僅是一種重要的工業(yè)能源，而且還是生產(chǎn)生活中不可或缺的物質(zhì)。工程上常用的熱流體有熱水、蒸汽和導(dǎo)熱油等，常用的冷流體有水和空氣等，而且決定換熱器工藝可靠性與選型的重要依據(jù)之一是流體的性質(zhì)。

換熱器選型時(shí)考慮的首要問題是其運(yùn)行參數(shù)，而并不一定是費(fèi)用。其中主要的運(yùn)行參數(shù)為運(yùn)行壓力和溫度。除此之外，換熱器的壁面溫度也作為一種重要的運(yùn)行參數(shù)。有些換熱器的壁面溫度不能過高，是由于受壁面材料受熱強(qiáng)度的限制。

2.3 合理選取換熱器運(yùn)行參數(shù)

生產(chǎn)工藝條件決定了換熱器的運(yùn)行參數(shù)，需要考慮流體的流速、運(yùn)行參數(shù)的選擇及流體的配置等。

2.3.1 流速的選擇

換熱器中換熱負(fù)荷一定且無相變換熱，流速越高，對(duì)流放熱系數(shù)越大，換熱面積減小。其不僅節(jié)省材料，且使設(shè)備緊湊，不易結(jié)垢。不可避免的是，隨著流速提高，壓降增大，泵功率隨之增加。為了使壓降不致過大，則流速不宜過高。此外，換熱器流體流速還和流體性質(zhì)、輸送泵的特性、傳熱系數(shù)及壁面材料性質(zhì)等有關(guān)。

2.3.2 流體運(yùn)行參數(shù)的選擇

換熱器流體的運(yùn)行參數(shù)主要包括流體的工作壓力、溫度和換熱終溫。通常情況下，生產(chǎn)工藝條件決定了流體的工作壓力和溫度。若熱流體溫度過高，而冷流體過低，即使可以增大溫差，增加傳熱效率，減小換熱器體積，但由于流體溫度過高、過低易使傳熱面結(jié)垢、物料沉積和結(jié)晶，而惡化了傳熱過程。

2.3.2 流體的配置

換熱器中冷、熱流體配置一般應(yīng)遵循如下原則[3]：粘度大或流量小、換熱系數(shù)大、與外界溫差小、壓降小、有凝結(jié)相變的流體應(yīng)走殼程。易結(jié)垢、易沉積及含有雜質(zhì)的不清潔流體，高溫、高壓和腐蝕性強(qiáng)的流體應(yīng)走管程。在具體選型時(shí)，應(yīng)抓住最重要的影響因素，以求滿足。

3 結(jié)語

總而言之，作為一種重要的轉(zhuǎn)化熱能的裝置，換熱器在制造、加工業(yè)等行業(yè)中占有舉足輕重的地位，其可靠性對(duì)于設(shè)備的正常運(yùn)行具有至關(guān)重要的意義，因此依靠選擇正確的選型方法來保證換熱器裝置的可靠性是非常重要的。

[1]郝錦晉.淺談節(jié)能高效的設(shè)備-半即熱式換熱器[J].山西食品工業(yè),2003,(02):156-157.

[2]凌樹森.可靠性試驗(yàn)及其統(tǒng)計(jì)分析[M].北京:國(guó)防工業(yè)出版社，1983.

[3]郝成波.換熱器實(shí)用選型方法[J].遼寧化工,2001,(03).