0 引言
热能是一种重要的能源, 在食品生产制造等行业中都有广泛的应用, 在日常生活中也有广泛应用, 如家庭中用于烧热水、洗浴的热水器里面就有热能器的装置。如果热能能够得到充分利用, 将会发挥出巨大的能量, 为社会发展做出令人惊叹的贡献。为了使热能充分发挥出巨大效用, 其中重要一点是保证热能器装置的可靠性, 而这些需要在选型方法上多深入研究。本文以热能器这种装置为研究对象, 论述了如何正确选择选型方法, 以保证其装置的可靠性, 旨在通过本文的论述能够为广大热能器生产制造企业, 与应用热能器为社会提供生产服务的企业在选型上提供一定的指导, 以推动社会的快速进步。
1 换热器概述
随着我国工业的不断发展, 对能源利用、开发的合理性与有效性的要求不断提高, 因而对换热器性能的要求也日益加强。特别是对换热器的研究必须满足各种特殊情况和苛刻条件的要求, 对它的研究也就显得更为重要。传热是自然界和工程技术领域中非常普遍的三种传递过程之一, 而用来完成各种热传递的过程的换热器则是化工、石油、制药、能源等工业部门中应用相当广泛的单元设备之一。随着能源的短缺, 可利用热源的温度越来越低, 换热允许温差将变得更小, 当然, 对换热技术的发展和换热器工艺可靠性的要求也就更高。所以, 本文重点探索换热器的可靠性的选型方法。
1.1 什么是换热器
换热器从字面上理解是转换热能的一种机器设备, 针对的对象是流体, 并且满足不同温度的条件。在不同温度条件下的流体之间传递热能, 用于传递热能的这种装置就叫做换热器。在化工、食品等行业中都有广泛应用, 是一种常应用的通用设备。
1.2 换热器的结构分类
换热器分为不同种类, 主要分为板式、管式、蓄热式、扩展表面式等这几类, 每个种类又分为很多型式, 又有着不同的用途, 效果也是不尽相同的, 因此在使用过程中选对型式显得尤为重要。
影响选型的因素主要有流体的性质, 换热器的装置构成满足流体热能转换的需要, 有的装置只适用于冷却, 有的装置只适用于加热;热负荷及流量大小, 流体加热所满足的温度条件, 装置针对温度条件所能提供最大限度的温度, 换热器此外还应满足能够处理多少流量、多少体积的流体;设备材料、结构、尺寸、重量, 这些是选择正确型式换热器重点考虑的因素之一, 对于材料来说考虑是否能够适应加热的条件, 结构是否紧凑, 尺寸的大小关系着进行热能转换流体的容量, 是否能够满足生产的需要, 重量也决定着流体热能转换的体积, 同时也关系着是否容易移动, 当发生故障时是否有利于维修操作。
2 提高换热器工艺可靠性的选型方法
2.1 以流体角度确定热能器的型式选择
2.1.1 流体性质
流体是气体与液体的总称, 不具备一定的形状, 但是具有流动性, 是大自然中与我们生活、生产息息相关、不可或缺的一种物质, 同时也是一种重要的工业能源, 为社会生产提供取之不尽的资源, 提供难以想象的动力支持。换热器是一种转换流体热能的装置, 能够将流体的某些性能转变成热能, 从而为生产提供动力支持。
在生产过程中换热器装置出现的各种问题是在所难免的, 不可能完全保证其可靠性, 而且其装置的类型较为复杂, 不同类型的装置适用于不同种类流体的处理, 因此需要选择正确的型式, 考虑流体性质等因素对于其可靠性的保证。流体的性质是决定其可靠性与选择何种类型的重要性, 流体分为气体和液体, 有些种类的换热器适用于气体热能的转换, 有些适用于液体热能的转换, 例如在管式换热器中有一种釜式的装置, 这种类型的换热器适用于蒸汽与液相物质的分离, 蓄热式当中盘式换热器适用于高温烟气冷却。
2.1.2 流体的流速
流体是一种具有流动性的物质, 其在某些作用的影响下在运动中体现出一定的速度, 其运动速度被称为流速。不同种类的流体其流速是不同的, 这也决定了在装置中的流速快慢, 气体的流速是最大的, 其管程与壳程分别可达5 ~30 之间, 3 ~15之间, 因此在选择不同型式的换热器应充分考虑到流体的流速, 选择对应管程与壳程的换热器装置。液体的粘度是影响流速的一项重要因素, 粘度与最大流速成反比, 粘度越小, 流速越大, 所以在选择对应型式的换热器时候还需要充分考虑到液体的粘度对应流速的影响。
2.1.3 流体两端温度
流体两端温度是指进口温度与出口温度, 如果已知进口温度, 那么其出口温度一般是设计者决定设计的, 在选择正确类型装置时事先询问好其出口温度, 根据工艺要求选择合适的装置, 有时候还需要考虑到当地的气温气候条件。
2.2 从换热器的特点等因素确定其型式的选择
2.2.1 材料
用于制造换热器的材料通常由温度、操作压力与流体腐蚀性来决定的, 根据工艺要求应选取与流体热能温度相符合的材料制作而成的设备。目前其装置材料主要有金属和非金属两种类型, 金属本身具有导热性, 由金属材质制作而成的换热器适用于高温度的流体热能转换, 而非金属的换热器抗热性能不是很好, 对于高温度要求的热能转换就不适用了。
2.2.2 换热器选型计算
选用不同型式的换热器来保证其运行的可靠性, 在相关的性能指标方面要求是相当高的。以热负荷为例, 其计算公式是Q=cm Δt, 其中Δt是指一次性进水温度与出水温度, 根据这个公式即可求出换热器所能够承受的最高温度, 以便为装置的选型做出参考, 根据对应的热负荷数值选择正确的装置。
2.2.3 管子的选择
换热器的管道长度由使用的便捷性与清洗是否方便而定, 一般管长最好选择1.5 ~6 米不等。其排列方法也是一个重要考虑因素, 常见的排列方法有正方形、正三角形、转角正方形与转角正三角形, 不同的排列方式对于流体热能处理有不同的效果, 如正方形与转角正方形便于清洗, 至于选取哪种型式的装置视工艺要求而定。
3 结语
总之, 换热器作为一种重要的转化热能的装置, 在食品制造加工等行业中大展身手, 其可靠性对于设备的正常运行, 更深层次来说对于促进社会发展具有至关重要的意义, 为此必须重视选型方法的正确选择。随着社会经济的快速发展, 社会生产力的提高, 国家建设的脚步进一步加快, 换热器将会有更加广阔的用武之地, 必定会为社会发展做出更加突出的作用, 因此依靠选择正确的选型方法来保证其装置的可靠性显得尤为重要。
摘要：能源是社会生产中必不可少的重要物质, 为社会发展提供着不可估量的能量, 促进社会经济不断向前发展。随着国家建设力度的加大, 发展速度的加快, 对于能源的需求越来越大。热能就是其中的一种能源, 在社会生产中为其提供强有力的动力支持, 而在热能转化中保证工艺可靠性对于生产实践具有十分关键的作用。
关键词：换热器,工艺可靠性,选型方法
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