換熱器發(fā)展史

1、二十世紀(jì)20年代出現(xiàn)板式換熱器，并應(yīng)用于食品工業(yè)。以板代管制成的換 熱器，結(jié)構(gòu)緊湊，傳熱效果好，因此陸續(xù)發(fā)展為多種形式。30年代初，瑞典首次制成螺旋板換熱器。接著英國用釬焊法制造出一種由銅及其合金材 料制成的板翅式換熱器，用于飛機發(fā)動機的散熱。30年代末，瑞典又制造 出第一臺板殼式換熱器，用于紙漿工廠。在此期間，為了解決強腐蝕性介 質(zhì)的換熱問題，人們對新型材料制成的換熱器開始注意。60年代左右，由于空間技術(shù)和尖端科學(xué)的迅速發(fā)展，迫切需要各種高 效能緊湊型的換熱器，再加上沖壓、釬焊和密封等技術(shù)的發(fā)展，換熱器制 造工藝得到進(jìn)一步完善，從而推動了緊湊型板面式換熱器的蓬勃發(fā)展和廣 泛應(yīng)用。此外，自60

2、年代開始，為了適應(yīng)高溫和高壓條件下的換熱和節(jié)能 的需要，典型的管殼式換熱器也得到了進(jìn)一步的發(fā)展。70年代中期，為了強化傳熱，在研究和發(fā)展熱管的基礎(chǔ)上又創(chuàng)制出熱管式換熱器。換熱器按傳熱方式的不同可分為混合式、蓄熱式和間壁式三類?；旌鲜綋Q熱器是通過冷、熱流體的直接接觸、混合進(jìn)行熱量交換的換 熱器，又稱接觸式換熱器。由于兩流體混合換熱后必須及時分離，這類換 熱器適合于氣、液兩流體之間的換熱。例如，化工廠和發(fā)電廠所用的涼水塔中，熱水由上往下噴淋，而冷空氣自下而上吸入，在填充物的水膜表面 或飛沫及水滴表面，熱水和冷空氣相互接觸進(jìn)行換熱，熱水被冷卻，冷空 氣被加熱，然后依靠兩流體本身的密度差得以及時分離。

3、蓄熱式換熱器是利用冷、熱流體交替流經(jīng)蓄熱室中的蓄熱體（填料）表面，從而進(jìn)行熱量交換的換熱器，如煉焦?fàn)t下方預(yù)熱空氣的蓄熱室。這類 換熱器主要用于回收和利用高溫廢氣的熱量。以回收冷量為目的的同類設(shè) 備稱蓄冷器，多用于空氣分離裝置中。間壁式換熱器的冷、熱流體被固體間壁隔開，并通過間壁進(jìn)行熱量交 換的換熱器，因此又稱表面式換熱器，這類換熱器應(yīng)用最廣。間壁式換熱器根據(jù)傳熱面的結(jié)構(gòu)不同可分為管式、板面式和其他型式。 管式換熱器以管子表面作為傳熱面，包括蛇管式換熱器、套管式換熱器和 管殼式換熱器等；板面式換熱器以板面作為傳熱面，包括板式換熱器、螺 旋板換熱器、板翅式換熱器、板殼式換熱器和 傘板換熱器等；其他

4、型式換 熱器是為滿足某些特殊要求而設(shè)計的換熱器，如刮面式換熱器、轉(zhuǎn)盤式換 熱器和空氣冷卻器等。換熱器中流體的相對流向一般有順流和逆流兩種。順流時，入口處兩 流體的溫差最大，并沿傳熱表面逐漸減小，全出口處溫差為最小。逆流時， 沿傳熱表面兩流體的溫差分布較均勻。在冷、熱流體的進(jìn)出口溫度一定的 條件下，當(dāng)兩種流體都無相變時，以逆流的平均溫差最大順流最小。在完成同樣傳熱量的條件下，采用逆流可使平均溫差增大，換熱器的 傳熱面積減小；若傳熱面積不變，采用逆流時可使加熱或 冷卻流體的消耗量降低。前者可節(jié)省 設(shè)備費，后者可節(jié)省操作費，故在設(shè)計或生產(chǎn)使用中 應(yīng)盡量采用逆流換熱。當(dāng)冷、熱流體兩者或其中一種有物相變

5、化（沸騰或冷凝）時，由于相變 時只放出或吸收汽化潛熱，流體本身的溫度并無變化，因此流體的進(jìn)出口 溫度相等，這時兩流體的溫差就與流體的流向選擇無關(guān)了。除順流和逆流 這兩種流向外，還有錯流和折流等流向。在傳熱過程中，降低間壁式換熱器中的熱阻，以提高傳熱系數(shù)是一個 重要的問題。熱阻主要來源于間壁兩側(cè)粘滯于傳熱面上的流體薄層（稱為邊界層），和換熱器使用中在壁兩側(cè)形成的污垢層，金屬壁的熱阻相對較小。增加流體的流速和擾動性，可減薄邊界層，降低熱阻提高給熱系數(shù)。 但增加流體流速會使能量消耗增加，故設(shè)計時應(yīng)在減小熱阻和降低能耗之 間作合理的協(xié)調(diào)。為了降低污垢的熱阻，可設(shè)法延緩污垢的形成，并定期 清洗傳熱面。一般換熱器都用金屬材料制成，其中碳素鋼和低合金鋼大多用于制造 中、低壓換熱器；不銹鋼除主要用于不同的耐腐蝕條件外，奧氏體不銹鋼還可作為耐高、低溫的材料；銅、鋁及