換熱器理論與分析北京交通大學能源利用、換熱器及節能余熱回收系統

TheEnergyUtilization,HeatExchangersandExhaustHeatRecovery北京交通大學賈力北京交通大學我國的能源現狀能源生產和消費大國世界第二大能源生產國第二能源消費國，能源自給率為94%2.數量巨大大約一次能源消費總量20多億噸標準煤結構以煤炭為主,大約占67％北京交通大學3.人均水平低

大約人均一次能源消費量1.08噸油當量世界平均水平1.63噸油當量（66％）美國人均8.02噸油當量（13.4%）日本人均3.82噸油當量（28.1%）4.存在的問題

資源不足、供應壓力大環境保護矛盾突出效率低、技術落后北京交通大學能源政策立足國內，增加能源供應節能優先，堅持節能首位優化結構，發展潔凈能源和可再生能源，特別是生物質能源保護環境加強國際合作能源消費水平在一定程度上反映了社會生產力發展水平和國民生活質量北京交通大學北京交通大學北京交通大學能源的利用分為直接利用和間接利用兩類。

直接利用：指能源直接用于工業生產中的冶煉、加熱、蒸煮和烘干等，以及生活中的采暖和熱水供應等。間接利用：是指將熱能轉換為機械能或進一步轉換為電能。

無論能源的直接利用還是間接利用，換熱器具有重要作用。北京交通大學節能的法律解釋：加強用能管理，采取技術上可行、經濟上合理以及環境和社會可以承受的措施，減少從能源生產到消費各個環節中的損失和浪費，更加有效、合理地利用能源。關鍵環節：過程、工藝合理；用能合理；余熱、余能有效利用。在節能過程中換熱器的作用十分關鍵，不可替代北京交通大學換熱器工程中將某種流體的熱量以一定的傳熱方式傳給另一種流體的設備，稱為熱交換器，或換熱器。一般有兩種溫度不同的流體參與。換熱器的作用

1換熱器是主要工業領域的通用設備；

2換熱器是能源利用和節能的有效設備；

3換熱器是供熱、空調、制冷設備中的關鍵設備；

4換熱器是動力機械的重要冷卻設備；

5換熱器是電子、航天、艦艇等領域的重要設備。北京交通大學換熱器的分類分類簡介

1按用途分：預熱器、冷卻器、冷凝器、蒸發器等

2按材料分：金屬、陶瓷、塑料、石墨、玻璃等

3按溫度狀態分：穩態換熱器：熱流大小及指定區域內溫度不隨時間變化非穩態換熱器：傳熱面上熱流和溫度隨時間變化

北京交通大學按傳熱方式分類：間壁式：冷熱流體間有一固體壁面，兩種流體不直接接觸，熱量通過壁面進行傳遞。

混合式（直接接觸式）：冷熱流體直接接觸進行換熱。如冷水塔、洗滌塔等。蓄熱式：兩種流體交替地與壁面接觸，熱流體流過時，將熱量存儲在固體壁內，溫度升高；當冷流體流過時，壁面放熱溫度下降。北京交通大學常用類型的間壁式換熱器

1沉浸式換熱器一般由直管或彎管組成傳熱面。將管子沉浸在流體的容器內。

北京交通大學2噴淋式換熱器

冷卻流體直接噴淋在管外表面，結構簡單，便于清潔，換熱系數比前者高北京交通大學3套管換熱器采用同心套管作為換熱元件，結構簡單，適用于高溫、高壓介質。流體阻力大，體積大，耗金屬。北京交通大學4管殼式換熱器

由管殼和管子組成。適用最廣。可以有多個回程。北京交通大學

5常用緊湊式換熱器

1）螺旋板換熱器三個平板按阿基米德螺線組成兩個流通通道。北京交通大學

2）板式換熱器流通通道。波紋板疊加組成北京交通大學3）板翅式換熱器板間布置翅片板，在通道中布置。北京交通大學板式換熱器高效緊湊式換熱器是合理利用與節約能源的關鍵設備，板式換熱器做為結構簡單成本低的高效換熱設備在實際工程中得到廣泛推廣最初在化工、食品領域，后來在很多行業使用上世紀60年代國內開始使用板式換熱器80年代得到迅速發展近年在制造設備、換熱技術和節能系統等方面得到很大的提高如可拆式、全焊式、釬焊式、板殼式等，并發展至換熱裝置、機組或成套系統，如蒸發裝置、熱泵裝置、制冷裝置、熱力機組、催化重整裝置、燃氣冷凝回收裝置等。北京交通大學板式換熱器的特點：采用復雜流道設計，低雷諾數誘發湍流，換熱系數高；高比表面設計，體積和占地面積小；介質適應性好；接近全逆流換熱，對數平均溫差大；末端溫差小；安裝、維護、維修方便。重要問題：溫度、壓力和流體中固體顆粒受到限制，需要特殊處理手段。北京交通大學板式換熱器在供熱、空調和生活用水中的應用供熱系統、生活用水換熱站北京交通大學空調系統的板式換熱器北京交通大學

冰蓄冷系統的板式換熱器通過板式換熱器實現冷量交換北京交通大學板式換熱器在食品、飲料等行業中的應用利用蒸汽通過板式換熱器對食品等進行加熱消毒、干燥等北京交通大學板式換熱器在食品、飲料等行業中的應用通過加裝隔板，板式換熱器可以實現三種流體換熱牛奶的巴氏殺菌、牛奶的熱回收和冷卻北京交通大學板式換熱器在化工等行業中的應用硫酸制備中硫酸制備過程是個強放熱過程，在空氣干燥器液體出口、中間吸收塔出口和最終吸收塔出口利用板式換熱器冷卻液體北京交通大學制堿工業中一般采用鈦板式換熱器北京交通大學在冶金、石油等領域都有廣泛應用冶金行業：爐體冷卻；軋輥潤滑液冷卻；電解液的加熱與冷卻；噴淋液的冷卻。特點：溫度高、腐蝕性小、壓力低、流量大。北京交通大學石油、化工行業中海洋石油平臺的換熱設備；海水淡化；煉油工藝的原油加熱潤滑油冷卻；水－水換熱、北京交通大學板式換熱器在余熱回收中得到廣泛應用余熱一般指工藝或工業過程排放的的煙氣余熱、化學反應余熱、可燃廢氣余熱和高溫產品余熱等；化工、石油化工、建材、輕紡、冶金、動力、食品、造紙、電子電器等行業，在生產中有大量的熱能直接排空；余熱的開發利用是節能的重要領域；余熱利用需要考慮換熱設備的特點；高效換熱器是合理利用與節約能源的關鍵設備，各種類型的換熱器和換熱系統機組是余熱回收系統中必不可少的設備

北京交通大學板式換熱器在紡織印染中的應用

利用板式換熱器回收染色廢水中的余熱：利用染色后高溫廢水加熱染色用給水廢水溫度由80℃

降到25℃

染色用水由20℃

升高到70℃

。北京交通大學北京交通大學焦化廠利用板式換熱器回收噴灑氨水冷卻焦爐煤氣的余熱

焦爐煤氣用氨水噴灑進行冷卻，噴灑的氨水具有較高的溫度；由氨水循環泵加壓送往板式換熱器加熱二次采暖循環熱水，使其從60℃升到80℃左右；二次循環熱水由余熱回收循環水泵送往生活樓供采暖用。

北京交通大學1-補給水泵2-壓力繼電器3-余熱回收循環水泵4-氨水冷卻器5-集氣罐6-氣液分離器7-沉清槽8-氨水中間槽9-氨水循環泵10-熱用戶11-電磁閥

北京交通大學焦化場軟水回收系統焦化系統中蒸汽系統中滲入油類物質，軟水系統不能直接回到加熱系統，需要對軟水進行有效回收。中壓。低壓水在擴容器進行壓力變換，產生的蒸汽直接引入鍋爐系統回用；飽和水通過板式換熱器降溫后通過活性炭濾油，通過回熱器和冷卻器組成余熱回收裝置。北京交通大學北京交通大學板式換熱器在電廠、熱電聯產等中的應用

利用電廠冷凝水的余熱建造了一座采暖供熱站板式換熱器的一次循環回路為電廠的冷凝水二次循環回路是采暖供熱熱水北京交通大學北京交通大學板式換熱器在造紙機、密閉罩排氣熱回收中的應用

北京交通大學板式換熱器在造紙廠蒸煮中的余熱回收

1-平底噴放鍋2-旋漿分離器3-噴射冷凝器4-污熱水過濾機5-板式換熱器6-熱水槽7-熱水泵8-污熱水泵9-中間槽

10-污熱水噴射泵

11-污熱水槽

北京交通大學北京交通大學板式換熱器用于排煙脫硫裝置的余熱回收

1-燃燒爐

2-煙道

3-煙囪

4-噴淋裝置

5-