热交换定义

热交换又称换热。

热能从热流体间接（例如经过间壁）或直接传向冷流体的过程。

性质复杂，不但要考虑经过间壁的热传导，而且要考虑到间壁两边流体的对流传热，有时还须考虑到辐射传热。

在化学工业中常遇到的热交换问题，一般是温度不高，但种类很多，计算也很繁复。

工业中的换热方式主要有间壁式、蓄热式和混合式三种。

水水直混式换热机组。该机组主要由混合罐、循环泵、回水加压泵、温控装置、控制仪表及控制柜等部分构成。本机组换热效率高，制造成本低，节能效果显著，器主要特征在于一次高温水和低温二次水在混合罐中之直接混合换热，并充分利用一次水的压力，最大限度的降低二次水的循环水泵功率。机组有如下特点：

1.换热效率高达100%。由于高低温水部分或全部进行充分混合，高低温回水无温差运行，且没有结垢存在的热阻，故换热机组效率高达100%，远远高于板式和管壳式换热机组。

2.节能效果显著

（1）高温一次水与部分二次水回水进入混合罐进行换热，提升二次网温度后进入采暖供水系统，另一部分回水直接回到一次高温水系统，这样高温水换热温差由30℃变为70℃，在保持低温二次水流量不变的情况下，高温一次水流量减少为原来的二分之一；在换热量一定的情况下，二次水的温差增加为原来的两倍，　循环水量降低到原来的二分之一左右。

（2）节约管网投资，在二次水量不变的情况下输送的高温一次水流量减少到50%左右，高温水管径可降低20%，造价减少30%左右。

（3）节约电能，以供十万平方采暖面积为例，其他常规型换热机组需配设备45KW(Q=45立方/小时，H=32m, P=45KW)的水泵，每个供暖期耗电费用为12.963万元，如果采用水水直混式换热机组则耗费用为8.3万左右，每年可节约4.963万元。

3.无需软化水装置，可节约投资，系统正常运行后，不需启动补水泵，由于采用新技术，一次高温水可直接补入二次管网中，可大大降低系统补水定压所消耗电能和水。

4.安全可靠，机组具备高智能自动化控制，可实现超压、超温、自动调节二次网系统温度等功能，并可实现运程监控，为用户提供高枕无忧的运行平台。

5.整套机组结构紧凑，占地面积小，大大节省土建投资，同时，由于换热效率高，运行中系统又无需补水，整个机组节电、节水效果显著，为用户创造可观的经济效益。

6.应用条件宽广，对高温一次网压力、温度的适应性强 换热率达100%，远远高于板式和管壳式换热器。

热交换主要用热交换芯来进行。

热交换芯是用于空调排风能量回收的节能设备。其主要部件是外壳体，换热芯体和过滤器。由于换热芯体中采用有传热传透性能的材质，所以应用于空调系统时可以利用排风在夏季时预冷干燥新风，在冬季时预热加湿新风，使新风负荷显著降低，从而节省冷热系统能耗，对小系统规模，节省运行费和降低峰值用电量都十分有利。其全热交换效率与换热芯体的结构特征，通过风量，通过芯体的两股空气的风量比值以及进风参数有关。

膜式空气全热交换器（全热交换芯体）

可以利用室内排风中的能量来预冷（热）引入的室外新风，从而达到降低新风系统能耗的目的。将全热交换器应用于中央空调系统中，不但可以提高室内空气品质，而且可以有效地降低新风负荷，减少冷热源设备的装机容量，提高空调系统运行效率、节省系统运行费用等。

为求省能与舒适性两方面均能兼顾，更须能一边进行热交换一边进行换气的全热交换器。

直角交叉型锯齿板鳍片式的气对气全热交换器

是最具代表性的一种全热交换器素材，采用特殊加工的隔板与间隔板所构成。给气与排气的气流路径完全被隔板所分开，使给气与排气不会混合在一起，能常保导入新鲜的外气。经由全热交换器素材的特殊加工纸，利用其所具有的热通过与透湿性等各种性质，排气与给气通过全热交换器素材时温度（显热）的热传达做热传导的交换；利用水蒸气分压差湿度（潜热）透过隔板的特殊加工纸进行全热的交换。

全热交换器是新风换气机的一种，这种设备不需要主机提供冷热源，直接回收空调房间空气进行换热，号称节能环保的健康建筑的标配，空调的理想搭档。

热敏传感换热机组是汽水直混式热交换机组。该换热机组以高效热敏传感换热器为主机，将通用换热站内循稳压系统、控制系统等高度集成于一体，充分利用了当代流量变频控制、热量自动监测控制、远传网络通信控制等先进技术，使机组最大限度的实现自动化、智能化。整个机组统筹兼顾组合精良，量身定做，机组整机出厂，安装快捷方便，安装费用极低。

热敏传感换热机组特点：

1.传热迅捷、换热高效、换热效率可达100%。

2.冷凝水充分回收，循环利用，整个系统水自洁防垢，换热器、散热器及换热系统可保持长效稳定高效的热交换性能，最大限度降低系统结垢现象，不会因难以克服的结垢弊端而降低系统换热效率。

3.换热器采用全不锈钢制作，产品结构设计科学，工艺制作精良，使用寿命长，可达20年以上。

4.关键部件采用德国先进工艺技术及订单加工，因而主机不受蒸汽压力及系统压力影响，有效消除噪音、汽击现象，整机运行平稳。

5.冷凝水被完全吸收和利用，系统没有特殊原因，无需设置补水装置，大大节约了系统用水及运行费用。

6.整套机组结构紧凑，占地面积小，大大节省土建投资，同时，由于换热效率极高，运行中系统又无需补水，整个机组节汽、节电、节水三位一体，为用户创造可观的节能效益。

7.机组具备高智能自动化控制功能，可实现超压、超温保护，断电蒸汽自动切断及室外温度自动补偿功能并可实现远程监控，为用户提供高枕无忧的运行平台。

8.应用领域广阔，可广泛用于热电、厂矿、食品医疗、机械轻工、民用建筑等领域的采暖、热水洗浴及其他用途。

9.应用条件宽泛，可用于较大压力、温度范围的热交换。

板面式换热器不同于一般传热面用管做的管式换热器。它们的共同特点是被用作传热面的板是平板或稍带锥度的伞板，其上有各种凹凸条纹，或有各种不同断面形状的翅片当流体流过板面时就会产生扰动，使边界层减薄造成湍流，从而获得较高的传热效率。相对于管壳式换热器来说，它们具有传热效率高，结构紧凑，重量轻等优点。又由于流体在换热器中无论进行并流、逆流、错流都可以，板片还可以根据传热面积的大小而增减，因此适应性较大，应用日趋广泛。随着对板式换热器研究的不断深入，其形式也越来越多。

管壳式换热器主要有壳体、管束、管板和封头等部分组成，壳体多呈圆形，内部装有平行管束或者螺旋管，管束两端固定于管板上。

在管壳换热器内进行换热的两种流体，一种在管内流动，其行程称为管程；一种在管外流动，其行程称为壳程。管束的壁面即为传热面。管子的型号不一，过程一般为直径16mm、20mm或者25mm三个型号，管壁厚度一般为1mm、1.5mm、2mm以及2.5mm。进口换热器，直径最低可以到8mm，壁厚仅为0.6mm，大大提高了换热效率。管壳式换热器，螺旋管束设计，可以最大限度的增加湍流效果，加大换热效率。内部壳层和管层的不对称设计，最大可以达到4.6倍。这种不对称设计，决定其在汽-水换热领域的广泛应用。最大换热效率可以达到14000w/㎡.k，大大提高生产效率，节约成本。同时，由于管壳式换热器多为金属结构，随着我国新版GMP的推出，不锈钢316L为主体的换热器，将成为饮料、食品，以及制药行业的必选。

性能特点

1.高效节能，高效节能是管壳式换热器最主要的一项特点，也是人们最常使用他的主要原因，节能是他的特点同时也是优点，管壳式换热式可以达到6000-8000W/m².^。C。

2.使用寿命长，管壳式换热式基本都是采用全不锈钢材制作的，耐腐性比较高，同时也不生锈，延长了他的使用时间，一般每台管壳式换热器可以使用接近20年的时间，这对于降低企业的生产成本是有极大好处的。

3.采用纳米技术，纳米技术是当今世界最为先进的一项科技，在许多领域都有使用，在管壳式换热器上同样収使用，采用纳米技术的管壳式换热器的换热效果比以前高了接近一倍左右，显著增大了传热系数。

4.应用领域广阔，在我国大力发展工业的环境下，管壳式换热器的应用范围也越来越广，在我国热电、厂矿、石油化工、城市集中供热、食品医药、能源电子、机械轻工等领域都有使用，使用范围非常阔。

5.维修费用低，对于工业企业来说，换热器的维修费用是比较受到关注的，但是管壳式换热器的维修保养费用是比较低的，并且操作性比较的简单易学，使用非常灵活，设计结构也可以根据生产要求进行更改，同时安装也简单方便。

从传热来说可用高炉内控制性环节的对流给热系数来评价高炉内料层中的热交换强度。在散料的热交换计算中有两种形式的给热系数：单位料块表面积的（αF）和单位料层体积的（αv），它们之间的关系为：单一球径的炉料αv=αF[6（1-ε）d]；任何形状的炉料αv= αF[7.5（1-ε）d]；式中ε为炉料的空隙度；d为炉料的直径，m。基塔耶夫根据C.费尔涅斯用高炉炉料和其他物料所做传热试验数据，导出αv的计算式αv=186（w0.9气T0.3/d0.75） M，W/m3·℃；式中w气为气体流速，m/s；T为气体的平均温度，K或273 t气℃；d为料块直径，m；M为与料层透气性有关的系数，对一般高炉炉料M=0.5，对无粉末单一粒径的理想炉料M=1.0。季莫费耶夫（В.Н.Тимофеев）根据他人所做实验资料整理出的αF计算式为αF=B[（w气ρ气d）7/d]；式中系数B=λ/η0；λ，η为气体的导热系数和黏度；w气为气体的流速，m/s；ρ气为气体的密度kg/m；d为散料的直径，m。如果考虑炉料内部传热，则综合热交换系数为：

对于高炉所用实际炉料来说，综合热交换系数kv在1100～6300W/m·℃，或kF=25～130W/m·℃。

自然界存在多种热量传递方式，除了辐射、分子传导、流体热交换外，还有因水的相变而发生的一种潜在热量传递的方式。

流体热传导是指流体可以通过发生相对位移而进行热交换，空气热交换有：对流，平流和湍流三种形式。

装置分类

将一种流体的热量传给另一种流体的装置。分为混合式和表面式两种。混合式热交换装置中的传热过程是通过热流体与冷流体的直接混合。混合式凝汽器就是混合热交换装置的一种。表面式热交换装置中热量由一种流体通过固体壁传给另一种流体。火电厂内使用的蒸汽加热器、蒸发器、热力网水加热器、汽轮机的表面式凝汽器都是表面式热交换装置。

• 蒸发器

一种表面式热交换装置。有立式和卧式两种。其中水的运动是依靠水与汽水混合物比重不同而形成的自然循环。为了减少二次蒸汽带水，除了要保证一定的蒸汽空间外，还在蒸汽出口处装有汽水分离装置。当二次蒸汽供汽量较大时，可以采用并联方式增加蒸发器的个数。

• 热力网水加热器

类似低压回热加热器（见给水加热器）的一种表面式热交换装置。水在管内流动，加热蒸汽在管外凝结。热力网加热器按功用可分为基本负荷加热器和尖峰负荷加热器。基本负荷加热器应用汽轮机0.12～0.25兆帕调整抽汽(见热电联产)为热源，可把热力网水加热到95℃以上，能满足一般供暖需要。尖峰负荷加热器使用更高压力的汽轮机抽汽把水加热到 130～150℃或更高,它只在最冷的短期内与基本负荷加热器串联运行。采用这种分级加热的目的是为了节省高压抽汽以提高热经济性。此外，为了节约热力网管道的投资和热力网循环水泵的电力消耗，有些国家广泛采用在整个供暖期都使用高温水大温差的供暖系统。如欧洲大部分地区采用200/70℃,美国多数为160/80℃,苏联则为150/70℃。