设计换热器需要注意的二三事

当您寻求回收热量，转移热量以加速冷却，或者简单地将能量从一处传递到另一处时，换热器就是最适合这方面的设备。因为换热器的目的有如此多的变化，所以相应的设计也要变化，考虑灭菌、巴氏杀菌、蒸馏、结晶或仅仅是加热和冷却的过程，一些流程需要腐蚀性化学品，一些用壁和换热器表面分离流体，少部分的允许流体相互接触。
除了其目的，换热器的占地面积在其风格和设计中起着重要作用。当有很少的空间来操作时，选择大型管壳式换热器是不明智的。相反，标准板设计可能不是化学或炼油厂的最佳选择，当流程高度专业化时，标准换热器可能不是最适合的，在这种情况下，定制的换热器则是完美的解决方案。
在设计定制换热器时，应考虑几个细节，以使最终产品满足流程需求，但也具有机械功能。
例如，采用管壳式换热器。你会选择U形管，固定管板还是浮头？固定管板的简单设计可以降低成本，并且这种结构清洁快速高效，节省了维护费用。然而由于它的固定性质，它不便移动，这就意味着机械清洁不能用于管的外表面，这就限制这种类型的换热器中使用的流体为不会污染管或可以用化学品清洁的流体。
U形管换热器成本更高，并占据很多的空间，但是管外部可以机械清洁。需要权衡的是，管的内部需要用化学品清洁。由于它们可以比固定管板膨胀和收缩更多，因此它们能够在更宽的温度范围内使用。
两全其美的方式是你需要购买一个浮头换热器。由于管道膨胀不受限制，浮头设计是非常通用的。由于管束可以从壳体移除，因此可以对管的内部和外部进行机械清洁。
除了总体设计，还有几何规格要考虑。你想要一个简单的圆柱管，或者是旋转的正方形排列或旋转的三角形排列？每个设计都有自己的优点和缺点，例如，您可以使用三角形排列能够实现更高的热传递系数，然而，三角形排列限制了对壳侧的机械清洁。
您选择的流体也会使您选择的换热器产生重大差异，因为它会影响其能力和实用性。例如，不是每种流体都被设计用于高压和高温，此外，较高的压力通常与较小直径的管相关，但不是每种流体都将与该设计良好匹配，其中一个主要问题是涉及腐蚀性和粘度。当需要使用腐蚀性流体时，用于换热器元件的材料需要是抗腐蚀的。这就需要更昂贵的材料，因此您希望换热器设计通过更小的管输送腐蚀性流体。
对于具有最高压力和结垢额定值的流体，也要这样考虑，较高的压力需要较大的壁厚，因此较小的管需要较少的费用，并且可能导致结垢的流体应该通过需要较少清洁的管。换句话说，只要在设计阶段稍微注意一点，就可以减少结垢，压力消耗和在耐腐蚀性上的花费。
有湍流流过时，换热器就更有效，因此具有低至中等流速的粘性流体可能需要更多次通过，以保持流体壳侧达到相同的结果。虽然多次通过似乎没有效率，但实际上可以省钱。
类似地，管侧上的低流率与壳侧上的低流率不同。增加壳侧上的直径可以增加流速，但是并不是最佳选择，因为它影响流动模式。在管侧上，更多的通道可能是有益的，但也可能对压力产生负面影响。
这些只是壳管式样式的几个注意事项。对于板式热交换器、绝热轮设计、再生式换热器、板翅设计等也需要考虑类似的事项。
因为在设计定制换热器以满足您的加热或冷却应用的需要时要考虑很多不同的因素，所以设计和制造必须由本领域的专家完成。为了以满足您的操作需求并且低成本最大可能发挥其热性能，重要的是与专家合作。