基于换热器工艺可靠性的选型探究

任晓珍 崔保林（河南神马尼龙化工有限责任公司，河南 平顶山 467000）

基于换热器工艺可靠性的选型探究

任晓珍 崔保林（河南神马尼龙化工有限责任公司，河南 平顶山 467000）

本文对换热器及其分类、可靠性及选型的方法进行了简单介绍，并对换热器选型的影响因素、依据、运行参数的选取进行了探究。

换热器；工艺可靠性；选型

热能在食品生产、制造和日常生活中等行业中广泛应用的一种重要的能源，为社会发展和人类的进步作出卓越的、不可磨灭的贡献。为使热能能够充分的被利用，需要在方法选型上更加进一步地研究，保证控制好换热器装置的可靠性这一关键点。本文以换热器装置为研究对象，从可靠性理论出发，对换热器的可靠性指标进行了探讨，对正确选型方法的选择进行了阐述，旨在通过本文的论述能够为换热器生产及应用在选型上提供一定的方向。

1 换热器概述

换热器是转换热能的一种设备，其对象是满足不同温度条件下的流体。在不同温度条件下的流体之间传递热能，用于传递热能的装置即是换热器[1]。

随着社会主义现代化进程的不断深化，科技的不断进步，作为一种通用的工艺设备，换热器广泛应用于现代化建设的各个工业领域。因此，对换热器的研究便尤为重要。本文重点探索换热器的可靠性的选型方法。

1.1 换热器的分类

随着科技的进步，工业行业对换热器的结构、类型，性能和参数有各式各样的要。近代科技不断在飞速发展，很大程度上促进了不同类型换热器的层出不穷。可根据其共同特征对换热器加以分类和区分。

根据换热器的温度分布状况，可将其分为：温度工况稳定、不稳定的换热器。

根据传送热量的方法，可将其分为：蓄热式、混合式间壁式、换热器。

其中，间壁式换热器又可分为：管式、板式、夹套式和其他换热器等。管式换热器中典型结构的类型有沉浸式、喷淋式、套管式和管壳（列管）式。

总之，在生产过程中，要充分考虑生产需求选择适宜的换热器。

1.2 换热器可靠性

换热器的可靠度是指从某一特定的时刻起，在规定的条件、时间内完成规定功能的概率[2]。需引入具体的可靠度来描述定量分析换热器的可靠性。而故障率是描述换热器可靠性常用的指标之一。故障率是设备工作到某一时刻后，单位时间内发生故障的概率。产生的故障率越低，则得到的可靠性越高。

2 换热器选型

本文主要从换热器选型的影响因素，换热器选型的依据和合理选取换热器运行参数来讨论、探究换热器的选型。

2.1 换热器选型的影响因素

换热器选型的正确与否将直接影响其运行及生产工艺过程,因此对换热器进行选型前应对其影响因素作全面分析。影响换热器选型的主要因素有：投资费用、回收费用和还本时间；安装场地和现场布置条件；抗腐蚀和抗损坏能力压力范围和阻力损失；壁面工作温度；温度的可调范围；使用寿命和可靠性；结垢程度及除垢性能；安装和检修方便程度等。

一般情况下，在满足生产工艺条件的前提下，考虑一个或几个影响因素即可以进行选型。通常根据装设换热器的目的来确定的不确定性的影响因素。

2.2 换热器选型的依据

此外，换热器中冷、热流体性质对换热器的选型具有一定程度上的影响。流体是气体与液体的总称，其具有流动性，其不仅是一种重要的工业能源，而且还是生产生活中不可或缺的物质。工程上常用的热流体有热水、蒸汽和导热油等，常用的冷流体有水和空气等，而且决定换热器工艺可靠性与选型的重要依据之一是流体的性质。

换热器选型时考虑的首要问题是其运行参数，而并不一定是费用。其中主要的运行参数为运行压力和温度。除此之外，换热器的壁面温度也作为一种重要的运行参数。有些换热器的壁面温度不能过高，是由于受壁面材料受热强度的限制。

2.3 合理选取换热器运行参数

生产工艺条件决定了换热器的运行参数，需要考虑流体的流速、运行参数的选择及流体的配置等。

2.3.1 流速的选择

换热器中换热负荷一定且无相变换热，流速越高，对流放热系数越大，换热面积减小。其不仅节省材料，且使设备紧凑，不易结垢。不可避免的是，随着流速提高，压降增大，泵功率随之增加。为了使压降不致过大，则流速不宜过高。此外，换热器流体流速还和流体性质、输送泵的特性、传热系数及壁面材料性质等有关。

2.3.2 流体运行参数的选择

换热器流体的运行参数主要包括流体的工作压力、温度和换热终温。通常情况下，生产工艺条件决定了流体的工作压力和温度。若热流体温度过高，而冷流体过低，即使可以增大温差，增加传热效率，减小换热器体积，但由于流体温度过高、过低易使传热面结垢、物料沉积和结晶，而恶化了传热过程。

2.3.2 流体的配置

换热器中冷、热流体配置一般应遵循如下原则[3]：粘度大或流量小、换热系数大、与外界温差小、压降小、有凝结相变的流体应走壳程。易结垢、易沉积及含有杂质的不清洁流体，高温、高压和腐蚀性强的流体应走管程。在具体选型时，应抓住最重要的影响因素，以求满足。

3 结语

总而言之，作为一种重要的转化热能的装置，换热器在制造、加工业等行业中占有举足轻重的地位，其可靠性对于设备的正常运行具有至关重要的意义，因此依靠选择正确的选型方法来保证换热器装置的可靠性是非常重要的。

[1]郝锦晋.浅谈节能高效的设备-半即热式换热器[J].山西食品工业,2003,(02):156-157.

[2]凌树森.可靠性试验及其统计分析[M].北京:国防工业出版社，1983.

[3]郝成波.换热器实用选型方法[J].辽宁化工,2001,(03).