换热设备稳定传热时的传热量为Q，传热基本方程式可以表示为：Q=KAΔt_m由方程式可知，换热设备的换热量分别与传热系数K、换热面积A、传热温差t_m成正比，三者均是影响传热量的重要物理量，因此，扩大传热面积 A、增大传热温差 t_m、提高传热系数 K均可以使传热过程强化。

换热设备扩大传热面积

扩大传热面积是实现换热设备传热强化的一种有效途径，扩大传热面积不应该靠加大设备的外部尺寸来实现，应从设备内部结构来考虑，使换热设备高效而紧凑。

在管壳式换热器中，一般采用以下措施：（1） 采用合适导流筒结构，最大限度地消除传热死区，高效利用换热面；（2）采用小直径换热管，并选择合适的管间距或排列方式来合理地布置受热面，在加大传热面积的同时，还可以改善流动特性；（3）采用扩展表面换热面，尽可能增大换热器的有效传热面积；（4）改良传热表面性能，将管子内、外表面制成各种不同的表面形状。

换热设备增大传热温差

增大传热温差 t_m的方法一般有两种：一是对无相变的流体，尽可能使冷、热流体相互逆流，或采用换热网络技术，合理地布置多股流体流动与换热；二是增加冷、热流体进出口温度差来增大平均传热温差 t_m。

无论哪种方法，由于工艺和设备条件的限制，都只能在有限的范围内采用，因此，我们不能把增大传热温差t_m作为增强换热器传热效果的主要手段。

直接式换热器也称为混合式换热器，其特点是冷、热流体直接混合进行换热，因此，在热交换的同时，还发生物质交换。直接式与间接式相比，由于省去了传热间壁，因此结构简单，传热效率高，操作成本低。但采用这种设备只限于允许两种流体混合的场合。

换热设备蒸汽直接式

蒸汽和液体食品混合加热是常见的一种加热方式。实践经验表明，在蒸汽和液体食品之间需要大的接触面，以利于蒸汽的快速冷凝，加速换热速度。研究表明，减小接触面，换热速率明显降低。在设备性能不正常时，如液滴太大或蒸汽泡太大，会导致换热速度低下。这种情况在高黏度产品时容易发生。

尽管在加热蒸汽和液体食品之间有很大的温度差，但这类设备的加热仍然是温和的。原因之一是加热时间很短，只有几分之一秒;另外一个原因，也许是更为重要的，是在蒸汽和食品之间立即形成一层很薄的冷凝液膜。这层液膜起到保护食品免受高温的影响。因此，蒸汽直接加热方式允许有很高的温度梯度，这是任何间壁式换热器无法做到的。

这种换热器对蒸汽质量有一定要求，这是由于设备性能的需要和保证产品质量，蒸汽必须不含不凝结气体，因为不凝结气体会影响蒸汽冷凝，干扰换热过程。关于汽源，蒸汽或锅炉用水不应含有影响产品风味的物质。换句话说，锅炉用水应该具备饮用水的质量，非正常的水处理剂是不许使用的。有些国家已将此列入了法规。

在有些使用场合下，例如牛或牛乳制品的连续杀菌，需要除去蒸汽和产品混合时所增加的水分，以保持原有的组分不变。除去水分的方法通常是在真空下使水分蒸发。这是一举两得的做法，因为在真空闪蒸水分时，既除了水分，又可以使产品迅速冷却。通过温度控制(在蒸汽混合前、混合后以及蒸发后)，可以做到处理前后产品的水分含量不变。

这种蒸汽直接加热设备有两种类型。喷射式在连续流动的液体中喷射蒸汽; 注入式在连续流动的蒸汽中注入液体。在蒸汽喷射式(蒸汽进入液体)中，蒸汽或者通过许多小孔，或者通过环状的蒸汽帘喷射入流体管道中。在蒸汽注入式(液体进入蒸汽)中，液体或者以膜的形式，或者以液滴的形式分布在充满高压蒸汽的容器中，落于容器底部，加热后的液体从底部排出。

换热设备蒸汽喷射式

蒸汽喷射式冷凝器也是混合式换热器，不同的是利用冷却水与蒸汽混合，使蒸汽冷凝，以除去水分。这在浓缩操作中是必须的。在浓缩操作中要快速除去蒸发出来的蒸汽，此外，还要在蒸发室内造成真空。

按其原理和结构不同，冷凝器有以下几种：

① 喷射式冷凝器： 用断面逐渐收缩的锥形喷嘴进行水或其他液体冷却剂喷射时，水在喷嘴内的流速就逐渐增快。速度越高意味着动能越大，而压力则越小。如果以喷嘴座板将喷嘴上、下游隔开，上游空间(即水室)通入高压水，则由于水的喷射就造成下游的低压，因而产生抽汽的作用。

吸汽室将蒸汽吸入后，经过导向挡板使之从水流射束的四周均匀地进入混合室，而与许多聚集于喉部的射束表面相接触。因射束的流速高，其动能大，蒸汽即凝结在水柱表面而被带走。经过喷嘴所形成的射流速度一般为15～30m/s。带走蒸汽的各射流在喉部准确聚集后，通过扩压管将动能转换为势能以后，再从尾管排出。

由上述可知，喷射式冷凝器除了有混合冷凝作用外，还具有抽真空的作用。所以特别适用于真空系统中蒸汽的排除。例如食品工业中的真空浓缩、真空脱气、真空干燥等。当用这种水力喷射器作冷凝器时，就可以不再需要真空泵了。

一般水力喷射冷凝器的高压水压力为0.2～0.5MPa，可采用高压头的离心泵或多级离心泵供送。

② 填料式冷凝器：冷却水从上部喷淋而下，与上升的蒸汽在填料层内接触。填料层是由许多空心圆柱形填料环或其他填料充填而成，组成两种流体的接触面。混合冷凝后的冷凝水从底部排出，不凝结气体则由顶部排出。

③ 孔板式冷凝器： 孔板式冷凝器装有若干块钻有很多小孔的淋水板。淋水板的形式有交替相对放置的弓形式和圆盘、圆环交替放置的形式。冷却水自上方引入，顺次经板孔穿流而下的同时，还经淋水板边缘泛流而下。蒸汽则自下方进入，以逆流方式与冷水接触而被冷凝。少量不凝结气体从上方排出。进入的冷却水经与蒸汽进行热交换后被加热，而后从下方尾管排出。

除水力喷射冷凝器外，填料式和孔板式冷凝器都需要真空泵，使冷凝器内处于负压状态。在这种情况下，如无适当措施，冷凝水无法排出。通常采用两种方法，即低位式和高位式。

低位式冷凝器是直接使用抽水泵将冷凝水从冷凝器内抽出，因而可以简单地安装在地面上，故名低位式冷凝器。高位式冷凝器不用抽水泵，而是将冷凝器置于10m以上的高度，利用其下部很长的尾管(称为气压管，俗称大气腿)中液体静压头的作用来平衡上方冷凝器内的真空度，同时抽出冷凝水。为了保证外部空气不进入真空设备，气压管应淹没在地面的溢流槽中。

④ 水帘(水幕)式空气冷却器： 这种混合换热器比较典型的是用作空气的冷却净化器。含尘的空气进入后，经与冷却水的水幕接触而降温，增湿，净化。

板式换热器是以板壁为换热壁的换热器，常见的有片式换热器、螺旋板式换热器、旋转刮板式换热器以及夹套式换热器等。

换热设备片式

片式换热器是一种新型高效换热器，早在20世纪20年代就在食品工业中应用。由于它有许多独特的优点，所以在乳品工业、果汁工业以及其他液体食品生产中用做高温短时(HTST)杀菌设备，也用于液体食品的冷却和真空浓缩。这种换热器从20世纪50年代起逐渐扩展到石油化工等部门，近十余年来发展很快。

片式换热器具有许多优点，远非其他换热器所能比拟，主要优点有：

① 传热效率高： 由于板间空隙小，冷热流体均能获得较高的流速，且由于板上的凹凸沟纹，流体通过就形成急剧湍流，故其传热系数较高。板间流动的临界雷诺数为180～ 200。一般使用的线速度为0.5m/s，Re数为5000左右，表面传热系数为5800W/m·K，故适于快速冷却和加热。

② 结构紧凑： 在较小的工作空间内可容纳较大的传热面积，这是片式热交换器的显著特点之一。片式热交换器单位体积内可提供的传热面积为250～1500m/m，这是任何其他换热器所不及的，例如，列管式换热器只有40～150m/m。

③ 操作灵活： 当生产上要求改变工艺条件或生产能力时，可任意增加或减少板片数目，以满足生产工艺的要求。另外在同一台设备上还可任意分段成为预热、加热、冷却和热量回收等的组合。

④ 适于热敏产品： 热敏食品以快速薄层通过时，不至于有过热现象。

⑤ 卫生条件可靠： 由于密封结构保证两流体不相混合，同时拆卸装配简单易行，且又便于清洗，故可保证良好的食品卫生条件。

由于上述优点，片式换热器在食品工业上应用极为广泛，特别是用于乳品和蛋品的高温短时杀菌和超高温杀菌，用于果汁和饮料的加热、杀菌和冷却，用于麦芽汁和啤酒的冷却和杀菌。

片式换热器最主要的缺点有：

① 密封周边长，需要较多的密封垫圈，且垫圈需要经常检修清洗，所以易于损坏。

② 不耐高压，且流体流过换热器后压力损失较大。

片式换热器由许多薄的金属型板平行排列而成。型板(传热板)由水压机冲压成型。它悬挂于导杆上，其前端有固定板，旋紧后支架上的压紧螺杆可使压紧板与各传热板叠合在一起。板与板之间在板的四周上有橡胶垫圈，以保证密封并使两板间有一定间隙。调节垫圈的厚度可调节板间流道的大小。每块板的四个角上，各开一孔，借圆环垫圈的密封作用，使四个孔中只有两个孔可与板面一侧的流道相通，另两个孔与另一侧的流道相通。这样，冷流体和热流体就在薄板的两侧交替流动，进行换热。

金属传热板是片式换热器的主要组件，决定了换热器的性能和造价。目前工业中应用了多种类型的传热板，其结构形式和性能均有较大差别，主要有如下几种：

(1) 平行波纹板： 金属板波纹是水平的平行波纹。流体垂直流过波纹时，形成了水平的薄膜波纹。由于流体流动，其方向和流速多次变动，形成强烈湍流，表面传热系数增大。其传热系数可比管式换热器大四倍。此外，由于板面凹凸不平，传热面也增大了。平行波纹板还可以有多种形状。波纹板的间距一般为3～6mm，流体流过的速度为0.3～ 0.8m/s。为了防止因薄板两侧压差造成薄板变形，压板表面上经一定间隔加装凸起，以增加支点，保证板的刚度和板间距。

(2)交叉波纹板： 波纹不是水平的，而与水平方向成一角度，相邻两板的波纹方向正好相反。因此，两块板叠在一起时，波纹就成点状接触。这样可以增加板的强度，保持板间距离。当流体通过这样的通道时，流速时大时小。流过点状接触部分时，忽散忽聚，引起剧烈的扰动，从而提高了换热系数。与平行波纹板相比，当流速只有平行波纹板的一半时，即0.25～0.3m/s左右时，传热系数即可相同。其缺点是制造技术要求高，两板叠合，公差不能太大，否则将影响传热。

(3) 半球形板： 在传热板上压出半球形凸起。相邻两块传热板的半球形凸起相互错开，起支点的作用，承受两侧的压力差，保证板的刚度和板间距。板间距一般为6～8mm。这种板形适用于黏性较大的流体。在半球形板上，由于许多球形凸起的存在，促使流体形成剧烈的湍流，流向不断发生急剧变化，成为网状的流型。故这种板属于所谓的网流板。

换热设备螺旋板式

螺旋板式换热器是用两张平行的薄钢板卷制成具有两条螺旋通道的螺旋体后，再加上端盖和连接管而制成的。螺旋通道之间用许多定距支撑，以保证通道间距，增加钢板强度。冷热流体在两个互不相混的通道内相互以逆流方式流动并通过钢板传热。

螺旋板式设备的主要优点为：

① 结构紧凑，体积小，重量轻，金属消耗量小：其单位传热面所占有的体积比列管式小好几倍。例如一台传热面积达100m的螺旋板式换热器，其直径仅1.3m，高1.4m。

② 效率高： 由于流体在通道内流动时，在离心力的作用下，因此在低雷诺数下即可得到湍流，并且在设计中，允许液体流速较高(液体≤2m/s)，又保证逆流操作，故传热效率很高。

③ 有“自洁作用”： 通道不易堵塞，适于处理含固体颗粒或纤维的料液以及其他高黏度液体。其“自洁作用”表现为;若通道局部为污物所堵，因截面积减小，局部流速增大，因而对沉积物起着冲刷作用。这点与列管式换热器的管内流动截然相反。

螺旋板式换热器的缺点为：

① 不易检修，钢板如有漏泄，要拆开修理较为困难;

② 所能承受的压力不高;

③ 流动阻力和动力消耗较大。

换热设备旋转刮板式

这类换热器的原理是被加热或冷却的料液从传热面一侧流过，由刮板在靠近传热面处连续不断地运动使料液成薄膜状流动，故亦可称之为刮板薄膜换热器或刮面式换热器。

刮板的作用不仅在于提高换热器的传热系数，而且还可以增强乳化、混合和增塑等作用。

这种换热器是由内表面磨光的中空圆筒和带有刮板的内转筒以及外圆筒所构成。内转筒与中间圆筒内表面之间狭窄的环形空间即为被处理料液的通道，料液由一端进入，从另一端排出。内转筒转速约为500r/min，由金属或适宜的塑料制成的刮刀以松式连接固定在内转筒上。转动时，刮刀在离心力作用下贴紧传热面，从而使传热面不断地刮清露出。刀刃必须经常打磨，以保持平直锋利。

中间圆筒的外部是夹套，夹套内流入加热介质或冷却剂。用液体冷却剂时，传热面两侧流体的流向应以逆向为好。

旋转刮板式换热器可以单独使用，也可以若干个串联使用，并配以料泵向换热器送料。这种换热器操作时的可变参数是料液流量、刮板转速。在加热(或冷却)剂温度一定的条件下，调节料液流量可得到所要求的温度。这种换热器的优点是传热系数高，拆装清洗方便，又是完全密闭的设备。缺点是功率消耗大。

旋转刮板式换热器在食品工业中特别适合于人造奶油、冰淇淋等的制造，因为这些制品要求快速冷却的同时，又要求强烈的搅拌。

换热设备夹套式换热器

在食品工厂中使用的夹层锅、冷热缸和加热桶等都属于夹套式换热器。这种换热器有多种型式和用途。有常压式、低压或加压式，有的配有搅拌桨以加速换热。搅拌桨的类型有叶轮式、螺旋桨式、锚式和桨式等。容器有直立圆筒形或圆球形。通过夹套进行加热或冷却。

搅拌的目的是为了增加对流换热。搅拌桨类型的选择取决于产品的黏度。螺旋桨式搅拌桨用于黏度高达2Pa·s的产品，搅拌桨的直径大约为桶径的三分之一。叶轮式搅拌桨一般使用的直径也是桶径的三分之一，但使用黏度高达50Pa·s。桨式搅拌桨使用直径较大，可以达到桶径的二分之一到三分之二，能使用于黏度达1000Pa·s的产品。对于更高黏度的产品，要使用锚式搅拌桨。

管式换热设备是以管壁为换热间壁的换热设备。这类换热设备常用的有盘管式，套管式，列管式和翅片管式等。

换热设备盘管式

盘管式换热器有沉浸式和喷淋式两种。沉浸式换热器是将盘管浸没在装有流体的容器中，盘管内通以另一种流体进行热交换。盘管可以做成各种形状，有将若干段直管上下并列排列(称排管)。有将长管弯曲成螺旋形 (称盘香管)，此外还有其他的形式。

这种换热器管外空间较大，因而管外流体流速较小，传热系数不高，传热效率低，是较古老的一种设备。其优点是结构简单，制造、维修方便，造价低，能承受较高压力。由于管外有大量液体，故对操作条件的改变并不敏感。

喷淋式是将一种流体分散成液滴从上面喷淋下来，经盘管外表面进行换热，通常用作冷却器。这种换热器常见的有两种用法。一种用法是用于高压液氨的冷却，这时冷却剂在管外喷淋。另一种是常压下牛乳的冷却，冷却剂在管内流动，而牛乳则在盘管外表面上喷淋。

喷淋的方法可将上方喷淋管上钻许多小孔，或采用边缘成锯齿形的小槽。这样喷淋液体便自小孔或齿缘均匀分布到盘管上，并依次向下流动。

喷淋式与沉浸式相比，管外流体传热系数有所提高，因此所需传热面积、材料消耗和制造成本都较低。此外，清洗消毒也较方便。同时，冷却水消耗量只有沉浸式的一半。不过，这种设备占地面积大，操作时管外有水气发生，对环境不利，故常安装在室外。而且，管子氧化快，使用寿命短，喷淋的液体量有变化时，温度反映极为敏感。

换热设备套管式

套管式换热器是用两根口径不同的管子相套而成的同心套管，再将多段套管连接起来，每一段套管称为一程。各程的内管用U形管相连接，而外管则用支管连接。这种换热器的程数较多，一般都是上下排列，固定于支架上。若所需传热面积较大，则可将套管换热器组成平行的几排，各排都与总管相连。

操作时，一种流体在内管中流动，另一种流体则在套管间的环隙中流动。用蒸汽加热时，液体从下方进入套管的内管，顺序流过各段套管由上方流出。蒸汽则从上方进入，冷凝水由最下面的套管排出。

最新的套管式换热器有三层同心套管。在这种换热器中，里、外两层通入加热介质，一般使用过热水，中间一层通入产品。这样做的好处是产品两面都受到加热，大大扩大了传热面积。目前这种三层同心套管式换热器广泛使用于番茄酱无菌包装前的物料杀菌和冷却。

套管式换热器每程的有效长度不能太长，否则管子易向下弯曲，并引起环隙层中的流体分布不均匀。通常采用的长度为4～6m。在安装时，每程管子向上应有一定倾斜度，产品从下方进入，由下而上流过各程管子，从上方流出以避免由产品带入的气泡在管内积聚而影响传热效果。

在套管式换热器中，通过选择合适的管径，可将内、外管间的环隙横截面做得很小，这样便于在载热体用量不大的情况下，也可以获得较高的流速，以保证内管两侧都能获得较高的传热系数，提高传热效率。

套管式换热器的优点是结构简单，能耐高压，可保证逆流操作，排数和程数可任意添减调节，伸缩性很大。它可用于加热、冷却或冷凝。特别适用于载热体用量小或物料有腐蚀性时的换热。缺点是管子接头多，易泄漏，每单位管长的传热面积有限，因此往往设备体积较大，同时每平方米传热面积的金属消耗量也是各种换热器中最大的，可达150kg/m，而列管式换热器的金属消耗量只有30kg/m，因此，设备成本较高。套管式换热器适合于传热面积不需要太大的情况。

换热设备列管式

列管式换热器又称为管壳式换热器。这种换热器在工业上应用最为广泛，型式也比较多。

列管式换热器由管束、管板、外壳、封头，折流板等组成。管束两端固定在管板上，管子可以胀接(将管子内孔用机械方法扩张，使管壁由内向外挤压而固定在管板上)或焊接在管板上。管束置于管壳之内，两端加封头并用法兰固定。这样，一种流体从管内流过，另一种流体从管外流过。两封头和管板之间的空间即作为分配或汇集管内流体之用。两种流体互不混合，只通过管壁相互换热。

如果列管换热器两端封头分别设流体的进口和出口，同时封头内不另设隔板，则流体自一端进入后，一次通过全部管子从另一端流出。这种列管换热器称为单程式。为了使管内有一定流速，可将管束分为若干组，并在封头内加装隔板，即成为多程式。例如国产列管式换热器的系列有两程、四程、六程等。对于程数为偶数时，流体进出口在同一端。

对于管外壳间的流体，也有同样的情况。为了使流体在管外分布均匀，或者为了当流量小时提高流速，以保持较高的传热系数，就在管外装设折流板(或挡板)。折流板形式常用的有两种，一为弓形，另一为圆盘环形。折流板对较长的列管换热器来说也同时起着中间支架的作用，以防止管子弯曲与震动。这对卧式换热器来说尤为重要。

列管式换热器是一种简单的刚性结构。管子紧密地固定在管架上，两块管架又分别焊在外壳的两端，然后再用螺栓与封头的法兰相连。这种结构称为固定管架式。

由于换热器内管内、外温度不同，管壁温度和壳壁温度也就不同，致使管束与壳体的热膨胀程度不同。这种热膨胀作用所产生的应力往往使管子发生弯曲，或管子从管架上脱落，甚至会使换热器毁坏。所以当壳壁和管壁温差大于50℃时，应考虑补偿措施以消除这种应力。

常用的补偿措施有浮头补偿、补偿圈补偿和U形管补偿。

浮头补偿是换热器两端的管架之一不固定在外壳上，此端称为浮头。当管子受热或受冷时，浮头一端可以自由伸缩，不受外壳膨胀的影响。

补偿圈补偿是在外壳上焊上一个补偿圈。当外壳和管子热胀冷缩时，补偿圈发生弹性变形，达到补偿目的。

U形管补偿是将管子弯成U形，管子两端均固定在同一管架上。因此，每根管子都可自由伸缩，而与其他管子及外壳无关。其缺点是弯管内面清洗困难。

列管式换热器是目前食品厂使用最多的换热器。其优点是易于制造，生产成本低，适用性强，可以选用的材料较广，维修、清洗都较为方便，特别是对高压流体更为适用。在食品工业中常用作制品的预热器、加热器和冷却器，在冷冻系统中可以用作冷凝器和蒸发器。在用蒸汽加热时，蒸汽在管外流动。在考虑食品的卫生要求时，可采用不锈钢作为管子、封头的材料。其缺点是结合面较多，易造成泄漏现象。

换热设备翅片管式

在生产中常常会遇到这种情况，换热器间壁两侧流体的传热系数相差颇为悬殊，这时可考虑采用翅片管式换热器。例如食品工业中常见的干燥和采暖装置中用蒸汽加热空气时，管内的传热系数要比管外的大几百倍，管外传热成了传热过程的主要阻力。这时采用翅片管式是很有利的。一般来说，当两种流体的传热系数相差 3倍以上时，就应考虑采用翅片管式换热器。

翅片管的形式很多，常见的有纵向翅片、横向翅片和螺旋翅片三种。

翅片管式换热器的安装，务必使空气能从两翅片之间的深处穿过，否则翅片间的气体会形成死区，使传热效果低下。

翅片管式换热器既可以用来加热空气或气体，也可利用空气来冷却其他流体。后者称为空气冷却器。采用空气冷却比用水冷却经济，而且可避免废水处理和水源不足等问题，所以翅片管式空气冷却器的应用十分广泛。

通常，在某些化工厂的设备投资中，换热器占总投资的30%；在现代炼油厂中，换热器约占全部工艺设备投资的40%以上；在海水淡化工业生产当中，几乎全部设备都是由换热器组成的。换热器的先进性、合理性和运转的可靠性直接影响产品的质量、数量和成本。

根据不同的使用目的，换热器可以分为四类：加热器、冷却器、蒸发器、冷凝器。按照传热原理和实现热交换的形式不同可以分为间壁式换热器、混合式换热器、蓄热式换热器（冷热流体直接接触）、有液态载热体的间接式换热器四种。衡量一台换热器好坏的标准是传热效率高，流体阻力小，强度足够，结构合理，安全可靠，节省材料，成本低，制造、安装、检修方便。

工业发达国家从上世纪40年代起，便相继开发了结构型式各异的石墨换热器。1947年，英国爱奇逊电极公司研制成功了块孔式石墨换热器，鲍威尔杜富林公司开发了DELAN1UM石墨换热器。1949年，日本碳素公司成功地制造出RESBON石墨换热器，法国和前苏联在上世纪60-70年代先后生产出各具特色的石墨换热器。如法国罗兰碳素公司生产的块孔式换热器，其换热面积达1500m²，列管式换热器的换热面积已大于1500m²，作为石墨换热器的换热石墨块的直径达1800mm。

我国自1980年以来，伴随改革开放后化学工业的发展，石墨换热器的产量基本呈逐年直线上升趋势。上世纪80年代末期全国石墨换热器总产量超过4万m²。据了解国内从事石墨换热器研究与生产的企业一度达上百家，其中南通碳素厂、上海碳素厂、沈阳化工机械厂、辽阳碳素厂等曾经达到一定的规模实力。国内最早从事石墨换热器研究与生产的单位是沈阳化工研究院，1956年已开始对酚醛树脂浸渍石墨进行研究，并制造了板式石墨换热器。1959年掌握了酚醛石墨管的制造方法，为我国列管式换热器的大量生产进行了技术储备。1964年沈阳化工机械厂研制成功列管式石墨换热器和矩形块孔式石墨换热器，开创了我国石墨换热器大量应用的先河。1995年，冶金建筑研究院用聚四氟乙烯分散液浸渍石墨生产换热器，用于冶金酸洗钢板，缩小了我国与国外在这一领域的差距。

南通碳素厂从上世纪60年代末开始起步，到上世纪80年代已能生产各种结构型式、各种规格的石墨换热器，产量跃居全国第一。但进入上世纪90年代以后，我国石墨换热器的需求逐步达到一个相对稳定水平。生产企业开始从扩大产能转而加大技术改造项目的投入，或者与国际名牌公司建立合资企业，以适应第一次产能过剩后定单数量长期徘徊不前的局面。

国内外石墨换热器的生产工艺技术路线常用的有四条。

第一条为压型不透性石墨工艺，即将人造石墨粉与合成树脂混合，经压型、固化、机械加工和装配而成。该工艺生产周期短，制造方便，成本低，制造的换热器机械强度高，但传热性能相对较低。前苏联、日本和我国常采用这种技术，适用于制造列管式石墨换热器。如前苏联ATM 一型石墨产品，其配方为粗颗粒人造石墨33%，细颗粒人造石墨43.6%，酚醛树脂23.4%。 国内生产企业采用这种工艺生产了大量的石墨换热器。为了使石墨换热器能处理某些特殊介质，各国厂家还采用了不同的粘结剂。如前苏联诺契尔斯克电极厂为了提高石墨换热器的抗腐蚀性能，开展了用酚醛呋喃复合树脂的研究，并取得了一定的成效。国内不少企业从上世纪70年代开始生产聚氯乙烯压型石墨管，用于制造列管式石墨换热器。有的还在此基础上填充玻璃纤维以提高石墨坯材的强度。

第二条为电极浸渍酚醛树脂的工艺，即采用粗颗粒的焦炭与煤沥青混合，经挤压成型、焙烧、石墨化、浸渍、机械加工，再装配而成。这种工艺生产的石墨材料强度高，传热性好，能够制成规格大、换热面积大的块孔式或列管式石墨换热器，但生产周期长，成本较高，基材的粒度粗。这种工艺曾在世界各国的应用相当普及，现在已基本淘汰。而目前我国绝大部分石墨换热器是采用这种工艺生产。

第三条是综合性工艺技术路线，即采用细颗粒的人造石墨粉与煤沥青混合后，经振动成型、焙烧、浸渍树脂、加工、装配而成，生产成本较第一、二种工艺路线低得多，制成的石墨材料强度高，质量稳定，特别是石墨化电极紧俏时，意义更大。我国吉林市江城碳素厂就采用这种工艺生产块孔式石墨换热器。

第四条为采用化工专用石墨浸渍树脂的工艺技术路线。即把细颗粒的石油焦(颗粒度为0.1—0.2mm)与煤沥青混合，经轧辊、磨粉、模压、焙烧、石墨化、浸渍树脂、机械加工再装配而成。这种不透性石墨材料颗粒细微、致密度高、使用压力达0.5—1.5MPa、换热效率极好，能够制成高质量的石墨换热器，工业发达国家普遍采用这种工艺生产石墨换热器。国内化工建设项目引进的石墨换热器一般均为这类产品。国内东新电碳厂自1981年以来，采用高性能细颗粒结构的不透性石墨材料，生产了KSH系列圆块孔式石墨换热器，达到国外同类产品水平。 上述四条工艺路线中，我国主要采用前三种工艺组织生产石墨换热器，其质量与国外产品相比尚有一定差距。为此“八五”计划以来国家将四条工艺路线纳入重大技术装备攻关项目，委托东新电碳厂等单位开展相应的研究，并取得了一定的成果。

当然，与量大面广的金属换热设备相比较，石墨换热设备机械强度低和使用温度不高的弱点比较明显，为此，近年来国内外科研和生产部门采用了许多措施以提高石墨换热设备的整机性能。

首先是采用材料增强技术，石墨换热器用浸渍石墨块的采用在石墨材料表面涂敷耐磨陶瓷氧化物的方法，提高块材的耐磨蚀性，适宜于在流速快、固体含量大的介质中使用。德国西格里公司开发了这种表面涂敷耐磨陶瓷氧化物涂层的OIABON石墨块材。此外，当列管式换热器用于处理含有较多固体颗粒或流速较快而存在腐蚀危险的场合时，也可以在管板的进料侧涂腐这种涂层，而涂腐这种涂层的成本并不高。石墨换热器用增强石墨管的先将碳纤维束浸入树脂或树脂溶液，然后缠绕在石墨管的外表面，缠绕后，把管子加热到120—180℃，使树脂固化形成坚固的传力桥。这种增强石墨管即使在负载骤减和应力波动时，也能保持其增强效果。石墨管之间、管板与石墨管之间的粘结强度也得到了提高，石墨管的破坏压力可增大30—40%。其次是开发浸渍剂品种。浸渍石墨的不透性是靠浸渍来实现的。因此浸渍剂的质量直接影响石墨换热器的使用性能。常用的浸渍剂有热固性、低粘度的酚醛树脂、改性酚醛树脂、糠酮树脂、有机硅树脂等，使用温度约170℃。

同时，世界各国还开发出一些独特的浸渍剂，如日本开发的二乙烯基苯树脂N210系列产品，使用温度一般为180—320℃，大大拓展了石墨换热器的应用范围。而美国开发了聚脂树脂作为石墨材料的浸渍剂，用于制造食品工业用换热设备。此外美、法、日、前苏联等国为使石墨换热器能在高温下使用，采用了“碳浸渍法”，即采用含碳量较高的碳氢化合物在高温下气相热解，使其形成的热解碳沉积在碳孔隙中，以达到石墨材料的不渗透性。这种材料制成的石墨换热器的使用温度高达400℃。我国除常用的酚醛树脂和极少量的聚四氟乙烯浸渍的石墨换热器外，在浸渍剂开发方面与世界水平尚有一定的差距。

三是改进石墨换热器结构，提高设备的使用性能和运行稳定性。罗兰碳素公司的块孔式换热器的结构设计在世界上是最为成功的，其结构特点在于强化液体的流动性，在石墨块的上、下两端面上开一条高度为2—3mm的湍流槽，组装堆叠后将构成湍流增进器。尽管该公司的GMS/8型换热器通常设计为单管程结构形式，但由于在每层之间均设有湍流增进器且长径比达到13.5，因而提高了传热效率。此外通过采用多壳程结构，在每两个换热块中间放一折流板，与壳体侧折流板错开，强制流体经横向孔道流动以提高换热效率。

我国石墨换热器经过近三十年的发展，已经做到了国际上应用的品种绝大部分都能生产，使用材料也从电极石墨转向化工专用石墨，并出现了一批能够生产较高质量、规格齐全的石墨换热器厂家。

改革开放以来我国石油和化学工业得到了前所未有的发展，石墨换热器的主要用户化肥工业，经过50多年的发展已形成了包括科研、设计、设备制造、施工安装、生产、销售、农化服务等一套完整的工业体系。氮肥和合成氨产量居世界第一，磷肥产量居世界第二，我国已经成为世界上最大的化肥生产国和消费国。化肥自给率已接近90%，其中氮肥自给率达到100%，磷肥自给率已达到94%。 2008年我国磷肥总产量超过1325万吨，已达到2020年磷肥需求预测水平。

化学工业的兴旺大大带动了我国石墨换热器的开发与应用。近年来，用户对规格各异、性能好、质量高的石墨换热器的迫切需求，促使国内石墨换热器厂家纷纷扩大生产能力，加大科研投入，改进生产工艺及技术装备，有的采取与外商合作的方式提高石墨换热器的生产水平，从而大大缩小了我国石墨换热器技术与国外的差距。其进步主要表现在：

一是开发了增强不透性石墨材料，扩大换热器的应用范围。石墨换热器用不透性石墨材料的增强技术在美、日、德、法等国已得到较为广泛的应用。如采用碳纤维增强块孔式石墨换热器的浸渍石墨块或列管式石墨换热器的石墨管和石墨管板，以及开发表面涂敷耐磨陶瓷氧化物涂层的石墨材料等新技术等。天华化工机械与自动化研究设计院成功地研制出碳纤维增强石墨管，其性能基本达到德国西格里公司的增强石墨管的性能，从而大大提高了石墨换热器的抗热震性、抗磨蚀性和抗裂性，拓展了石墨换热器在高温、高压等环境中的应用范围。

二是开发化工专用石墨材料。国外十分注重发展细颗粒、低孔隙率、高强度的石墨产品。英国摩根碳素公司制造的化工专用石墨坯材的颗粒度小于0.35mm，法国罗兰碳素公司的大规格细颗粒耐高温石墨的颗粒度为0.1-0.2mm和0.5-2.0mm，美国联合碳化物公司拥有当今世界上独特的大块 材 细 颗 粒 结 构 不 透 性 石 墨 ， 其 最 大 颗 粒 为0.15mm。化工专用石墨材料颗粒细、密度高、机械强度和换热性能好，成为世界各国制造石墨换热器的首选材料。国内东新电碳厂、青岛碳制品厂、上海碳素厂等经过努力生产出了高强度、细颗粒的化工专用石墨，从而彻底改变了制造化工用石墨设备使用冶金电极石墨材料的状况。

三是开发出一批大规格、高参数石墨换热器。国外石墨换热器的规格大型化、性能高参数化趋势已十分明显，为此国内江西贵溪化肥厂、铜陵磷铵厂等国家重点建设项目专门从法国罗兰碳素公司和维卡勃公司购进了大型石墨换热器。“八五”计划以来，东新电碳厂在化工部的支持下配备了大型混合设备及振动成型机，相继生产出直径为1000mm、1200mm、1300mm的块材，并在焙烧、浸渍和石墨化处理工艺方面进行了有益的探索，大大缓解了国内大型石墨换热器需求方面的矛盾。

天华化工机械及自动化研究设计院开发研制的大型氟塑料-石墨板式换热器是上世纪90年代以来非常值得一提的技术成果。由于氟塑料-石墨板式换热器板片是由非金属复合材料压制而成，因此在保证板片能够进行换热的前提下，还要在保证板片具有足够高的强度并能够压制成形方面做大量的工作。在板片设计方面，考虑到非金属复合材料的特点(如与金属材料相比脆性大抗压强度低)，该院借鉴金属板式换热器板片设计经验，设计单板换热面积为0.34-0.6m2板片时将长宽比从金属板片的2.1提高到2.8，即大型板片长度更长但宽度基本保持不变，其结果是介质在换热器中流过的路线更长，由于在换热器内停留的时间更长，换热更为充分，提高了换热器总传热系数。在板片研制方面，主要是提高材料的导热系数，解决板片脱模问题和板片收缩问题，包括基本组成成分、物料配比的筛选，物料混合方式及其对板片力学性能影响的研究，对不同热成型及压制方法制得的板片进行力学性能测试等，最终确定制作板材的最佳成型温度、成型时间、冷却方式和脱模方式。在密封结构方面，不是采用国外单纯的面密封结构，而是采用线面结合的密封结构，此结构密封面积小，同等密封压紧力下可在密封面上产生更大的单位面积压紧力，即在密封件上压强更大。实践证明该密封方式效果良好。

由天华院研制生产的大型氟塑料-石墨板式换热器具有如下特点：由氟塑料、石墨等非金属材料复合制成的人字形波纹板片作传热元件；采用线面结合的密封结构；用固定端板及螺栓结构作紧固件；用压紧弹簧、活动端板结构作调节件以缓解板片之间因收缩与膨胀引起的应力破坏等。

2003年10月在齐鲁分公司万吨微球装置中作为铝溶胶换热设备投用，至今设备已稳定运行多年，不仅换热效果良好、耐腐蚀性强，而且结构紧凑、占地面积小、易于安装维修。设备技术指标达到设计要求，满足了生产需要。使铝溶胶生产摆脱了每3个月就需更换列管式石墨换热器的状况，而且年增加产值900万元、利润400万元，节约资金70万元。2005年8月由中国石油化工股份公司科技开发部组织的技术鉴定会鉴定该项技术成果已达到国际先进水平。

青岛金利康化工设备有限公司开发的组合列管式磷酸浓缩换热器也是一个有特色的产品，这项技术的出现在一定程度上解决了传统石墨换热器结构上因黏结剂与浸渍石墨块材两种不同材料线胀系数的明显差异所引起的应力破坏。列管式石墨换热器换热管与管板连接主要分为两种类型，即传统粘结型式和弹性密封型式。组合列管式石墨换热器采用石墨作为结构材料，而两端管板均为固定管板，管板与换热管结合使用高弹性耐腐蚀材料实现弹性密封连接。此种石墨换热器结构简单，抗震，传热性能好，操作阻力小，易维护和管理，消除了传统石墨换热器结构上因黏结剂与浸渍石墨块材两种不同材料线胀系数的明显差异所引起的应力破坏，即使在温差较大的工艺条件下，操作仍然稳定可靠；设备全部采用承插式活连接，维修方便，换管简单，不仅换热面积不减少且可避免因堵管出现整机报废。普通粘结型石墨换热器因黏结剂与浸渍石墨块材两种不同材料线胀系数的明显差异，易引起应力破坏；在温差的作用下石墨管“差异伸长”，温度不均布因素导致应力破坏，管板为黏性连接，维修不方便；操作过程中易结垢，造成传热性能降低，操作阻力增大，易出现堵管导致整机报废。组合式石墨换热器弥补了粘结型换热器的不足，而价格仅是国外进口产品价的1/10左右，具有广泛的市场前景和推广价值。

玻璃钢又称玻璃纤维增强塑料，特点是机械强度相对较高，纤维缠绕式玻璃钢的拉伸强度超过普通钢材的极限强度，且质量轻，化学性能稳定，玻璃钢设备的价格高于碳钢而低于不锈钢和其它有色金属。河北工业大学发明了一种石墨与玻璃钢组合式换热器，其中换热管采用石墨换热管，封头、管板等采用玻璃钢制造，这种换热器不但具有很强的耐腐蚀、耐氧化性能，而且换热效率高、承压能力强。换热器管子与管板的连接处，常常是最容易泄漏的部位。管子与管板连接接头设计得合理与否及制造质量的好坏，都会影响到换热器的使用寿命与性能，有时甚至影响到整个装置的运行。玻璃钢管板与石墨管之间的连接属于异型非金属连接，常规的胀接、焊接等方法很难应用；而传统的密封胶连接因管板、换热管和密封胶这三种材料热膨胀系数不同，一旦温度过高，三种材料之间由于膨胀的差别会产生相应的温差应力，致使粘结处开裂，腐蚀介质泄漏。因此针对石墨与玻璃钢组合式换热器研制的一种新型异种材料密封连接技术有着十分重要的意义。在玻璃钢管板与石墨管之间的连接结构中，锁紧螺母和管板采用螺纹连接，两个锁紧螺母之间放填料。在两个锁紧螺母的挤压下填料发生变形和换热管严密紧贴，从而保证了换热器壳程内的介质不往外泄漏。该结构有很好的耐压性能，并且实现了异型非金属之间的活性连接且便于换热管安装拆卸与维修。

聚四氟乙烯(PTFE)是一种特殊的工程塑料，具有独特的物理、化学及机械性能而被称“塑料王”。上世纪60年代美国杜邦公司率先将PTFE热交换器应用于工业生产，以解决腐蚀性介质传热过程而成为理想的设备。国内生产的PTFE热交换器均有报道，主要用PTFE挠性薄软管组成管束构成管壳式换热器。其优点主要表现在 ：

(1)有较强的抗酸，抗氧化能力，适用于多种溶剂。

(2)允许管内有较高的流速。

(3)运行费用为传统的金属(高合金不锈钢、铜合金或钛合金)管壳式换热器的33—66%。

(4)具有平滑的表面、热膨胀量大和较大挠性的特点，使其抗污塞性好。

(5)重量是金属的¼，有利于运输、制造，减少安装费用。

(6)在蒸汽凝结过程中，塑料的润湿角小，容易实现珠状凝结。因此在蒸汽侧的热传递系数比金属换热器高。 但PTFE换热器的使用也有一些缺陷，主要有 ：

(1)氟塑料热导率是金属的1/100—1/300。1X10一4m厚的塑料管与1X1一2m厚的不锈钢管的热阻相当。

(2)氟塑料管束制造工艺操作尚未机械化，不仅费工费时而且劳动效率低。

用石墨材料填充PTFE，提高其热导率的同时，可以改变纯PTFE的力学性能。石墨粒子可通过弥散强化而提高材料的强度，其增强原理在于分散的粒子阻止基体晶格的位错和滑移扩散。一般认为，粒子越细，表面积越大，与聚合物粘结力越大，增强效果越显著。

但试验表明仅靠石墨颗粒填充PTFE还是难以有效提高复合材料的导热性和力学性能，再加上碳纤维增强后就形成一种具有优良的力学性能、耐腐蚀性和材料稳定性以及良好的抗腐蚀性和耐老化性能的导热复合材料。郑州大学经过多年的努力，研制出用石墨材料填充用碳纤维增强的导热复合材料，并开发出新一代的高效非金属换热设备紧凑型板壳式换热器，这种换热设备热效率很高，同样的处理量可显著减少设备台套数，1台紧凑型板壳式换热器可与5台相同换热面积的石墨列管式换热器相当。换热器核心元件芯体的压降不到进口压力的5%；其板翅式结构不仅在1MPa的工作载荷下强度可靠且变形量很小，从而保证了传热系数的相对稳定。有关部门通过对紧凑型板壳式换热器的性能评价和经济性评价，说明选用这类换热器能够满足未来化学工业的发展。紧凑型板壳式换热器不仅因采用导热复合材料，克服了普通金属热交换器不耐腐蚀，高合金材料换热器价格昂贵等缺点，在结构形式上也不再沿用金属板式换热器的结构。换热器采用钢制外壳和紧凑型芯体、芯体与封板胶结、封板与壳体法兰联结的结构。要求达到 ：

(1)耐有机、无机化合物腐蚀介质；

(2)耐温-100℃— 250℃；

(3)耐压最大达1MPa；

(4)使用寿命要达6年以上；

(5)制造成本与石墨换热器相当。

紧凑型板壳式换热器的核心部件芯体由隔板、翅片和封条等组成，翅片由聚四氟乙烯复合材料和铝制(或不锈钢)翅片由隔板分开相间布置。隔板与翅片、封条之间采用粘结结合。这样，完全由聚四氟乙烯复合材料组成的防腐蚀通道，其间走腐蚀性、易结垢的介质(比如硫酸溶液)，相间排列的通道内走较洁净的介质(比如水蒸气)。两种介质可以形成完全的逆流换热。改变了常规氟塑料管壳式换热器的管束结构，也不同于常规的板壳式换热器的板间点焊结构，形成紧密排列的紧凑式换热通道，再加之翅片的强化传热，保证了换热的高效性，同时结构强度大，承载能力较高。芯体结构自成一体，可以与GB151—99设计的结构、零部件尺寸相配合。对于相同规格的外壳直径和法兰的管壳式换热器以及石墨列管式换热器，可以本设计的芯体替换使用，尤其是使用在有壳侧有相变、管程有腐蚀和结垢的换热情况，但由于流道狭窄，要求介质无颗粒悬浮物等。为了尽可能降低设备制造成本，所用板材厚度和宽度选标准规格，并考虑材料的导热性及可加工性，选用标准平直翅片(聚四氟乙烯复合材料翅片)和平直多孔翅片(金属铝或不锈钢翅片)。

综上所述，紧凑型板壳式换热器的主要技术效果归纳为：

(1)紧凑型板壳式换热器换热效率高，处理量大；

(2)板翅式换热器特别适用于一侧有相变的介质环境。在此时，换热器的给热系数较高，且压降较小。换热器芯体的压降不足进口压力的50Pa，芯体长度大幅减小，换热效率高的优点得到进一步体现；

(3)比传统的板式、板翅式换热器承受压力和温度能力强，密封性好，安全可靠。同时比传统的管壳式换热器紧凑，重量轻，比常规的板壳式换热器加工工艺简单，容易保证密封和强度要求；

(4)板翅式结构不仅在1MPa的工作载荷下强度可靠，而且变形量很小，保证两侧换热面积的稳定，从而保证传热系数的相对稳定。

例如化工厂某工段使用13台(其中12台工作，1台轮流除垢)石墨列管式换热器，每台处理量4-5t/h，总处理量50吨左右；而紧凑型板壳式换热器一台的处理量就可达40-50t/h。设备体积等同于一台石墨列管式，占地面积大幅度减小，投资费用大幅度降低。同样处理量，设备占地面积约为石墨列管式换热器的1/5。

换热器作为工艺过程必不可少的操作设备，在国民经济各个领域都有重要的应用。据统计，在现代石油化工企业中，换热器投资约占40%左右。正确合理地设计和制造换热器有极其重要的意义。随着传热技术的发展，换热器日益向体积小、重量轻的方向发展，同时在提高热效率的前提下，要求运行费用最低。这些要求之间有的是相互矛盾和相互制约的，且有些方面是定量的，有些方面是定性的。因此，很难找到一个或几个参数可以全部或大部分包括所有的因素来评价一台换热器。单从传热系数的大小、制造费用的多少、清洗的难易程度等进行比较是不全面的。应从一年的总经费的高低进行经济核算。对于腐蚀性、易结垢介质中服役的换热设备来说，应从设备的初投资以及日常维修费用两方面考虑，清洗除垢以及维修费用也是值得重视的一项内容。在满足工艺要求的前提下应选用一定时间内传热量相同，固定费用和可变费用之和为最小的设备。由上述化工厂实例1台导热复合材料紧凑型板壳式换热器的传热量相当于在役石墨列管式换热器12台的处理量(1台除垢备用)，前者购入费用估算方法为：由同尺寸的石墨列管式换热器价格 碳纤维增强PTFE市面加工价格×PTFE复合材料重量 4×铝材料价格×铝重量，考虑到不停产维修的需要，导热复合材料换热器按两台购入，选用导热复合材料紧凑型板壳式换热器显然是非常有利的。至少有强度足够、结构可靠、便于制造安装维修和经济效益较为显著几方面的优点，可以满足化工生产过程中绝大部分耐对腐蚀的要求 。

工业运转不可缺失换热设备，这类设备常态的运行很易凝结污垢，若没能及时予以消除将会累积更多。运转状态下的换热设备被损耗，从长期来看减低了本该有的设备性能,缩减可运转的年限。换热设备缓慢形态下的结垢将会干扰后续的持久运转，也会损耗额外的修复资金。为此，有必要解析运行设备的常态维护；结合设备现状，采纳最合适的检修手段以此来维持换热设备的顺畅运转。

在石化行业内,换热设备已被推广采纳，换热装置应能确保平日的顺利运转,提升综合范围内的行业产值。在节能指标下,换热设备应能吻合预设的指标及规格，设备拥有的现存性能密切关乎降耗及节能。运行时的换热装置若缺失了维护将会缓慢被损耗，直至不能再运转 。为了减低能耗、延长运行年限，就应从根本人手强化检修及日常维护，确保顺利状态下的换热运行。

换热设备运行中结垢

在换热器表层，日常运转时的设备经由很多的流体因而汇聚了固态性的污垢物质。固体及汇人进来的流体是彼此接触的，结垢带来了后续较大的运转干扰。换热设备凝集起来的表层污垢缩小了应有的换热实效，热阻由此也会提高。同时，若表层累积着偏多污垢，那么通道经由的流体也将变得更少并且增添了阻力。泵体功率被减低，耗费了较多的修护资金 。

最近几年，化工生产日渐拓展了原先的总规模,企业也增设了更多现有的换热器。结垢后的换热设备减低了传热总体的系数，若这种系数持续缩减那么再也没能符合常态的产出需要。结垢现象增添了投人进来的额外资金，也耗费着后续修复的偏多经费。避免这种弊病，应能随时清洗换热性的装置以便于除掉附着的内侧污垢。

换热设备结垢的根源

从沉积机理看,换热设备沉淀的内侧结垢可分成如下:反应带来的污垢、结晶及腐蚀性的结垢、生物性的结垢、凝固性的污垢。例如:流体悬浮起来的微粒累积于设备表层,这类微粒多被归人固态性的。受到沉淀重力的影响,微粒显露为胶体形态而后积淀于表层装置。此外,流体可溶解换热带来的无机盐,累积的沉积物含有表层状态下的换热结晶。从常规来看,冷却及过饱和的换热装置很易积淀这种污垢。冷却水侧凝聚的污垢含有硫酸钙及二氧化硅,也含有较少碳酸钙等。

从传热表层来看，化学反应也可增添粘附于此的污垢。传热面并不参与潜在的化学反应，然而催化作用也是隐含性的。加工石油时，裂解碳氢化合物就被归人这类的链反应。若没能除掉原料内含的细微杂质，也将带来表层缓慢的沉积。换热器污垢有着腐蚀性，流体携带了这种污垢也可腐蚀原先的装置表层 。在各个阶段内，污垢带来的腐蚀关乎流经的温度、流体携带的多样成分、酸碱值等要素。

除了海水冷却，各类生物都附带了本身较多的污垢。污垢积淀很易增添装置底侧的淤泥，促进潜在性的繁衍微生物。如果温度适宜，污垢累积增添了更厚的层次。换热面若有着偏冷的温度乃至低于冰点，则会凝固而变为冰污垢。由此可见，温度是否适宜密切关系到潜在的换热故障。

换热设备及时维修设备

设计换热装置时，换热面积常被设定为较大的且留有冗余。后续在运转中，就要随时查验并调控各时点的温度及流速。可增设配备的旁路系统，维持初期设定好的温度条件及流速状态。及时修护设备，在更大范围内推迟了结垢且延长可运转的总时间。运送至进口的物料总量也并非固定，是不断变更的。在各个阶段内都应测定聚集于换热器的污垢总量，测定酸碱值及微粒体积。针对各类状态下的结垢，都要配备不同添加剂。

换热设备新式修护技术

在流体中沉淀了较多污垢，这些污垢强化了经由流体时的沉淀。采纳新式技术，过滤并且去除聚集于装置内的污垢。有些物质很易结疤，对此可选化学处理及离子交换。紫外线可快速予以灭菌,超声也可抑制聚集的污垢。此外，还可优选机械清洗及化学性的清洗，即便设备处在日常运转中也可予以清洗。先要取出管束，把它浸没至预备好的液态物质内。这样一来，污垢将会慢慢变软而后滑落,借助机械手段除掉污垢 。

换热设备其他维护方式

增添固态磨粒至现有的流体中,这样即可清洗表层附带的更多污垢。然而，选取这种手段还要慎重规避缓慢累积的表层腐蚀。连续除垢可选海绵胶球，电站配备的冷却水侧及凝汽器都可借助这种除垢途径。换热器设有内在的管路，相比来看胶球有着更大的自身直径。胶球可轻轻挤压管壁,运动形态下的胶球就擦掉了沉淀物。现今的进展中还创设了刷洗污垢的自动装置，刷洗换热管可配备尼龙刷及外罩。

从现状看，换热设备平常的维修正日渐被注重，多数企业也接纳了配套的检修技术。在换热器内部，复杂反应状态下将会聚集偏多的污垢，缓慢腐蚀也增添了这种污垢。唯有定时查验，妥善去除聚集着的污垢才可恢复常态的运转。未来的实践中，还应顾及设备运转所处的场地真实状态，从细微人手慎重把控检修换热器及维护设备的细节，防控并杜绝潜在的运行隐患。

在化工生产中，换热设备良好的换热性能与足够的耐腐蚀性能在多数情况下是有矛盾的。普通金属换热器有易腐蚀、能耗较高和传热系数变化大等缺点；钛、钽、锆等稀有金属制成的换热器价格过于昂贵，一般化工厂家难以承受；不锈钢则难耐许多腐蚀性介质，并产生晶间腐蚀。传统的石墨换热器有着导热性高，耐化学腐蚀、稳定性强和热稳定性好的优点，但不适用氧化性介质、强碱、某些强溶剂介质，且有体积大、易碎、更换管子困难等缺点。因此开发先进的，换热效果好、耐腐蚀性强、结构紧凑、占地面积小和易于安装维修的石墨换热器一直是业内研究单位和生产企业的奋斗目标。先进的石墨换热装备技术取决于两个方面的进展，其一是新材料的研发，其二是新结构的应用。 2100433B

换热设备污垢的形成是一个有着能量、质量和动量传递的物理/化学过程，有时还伴有生物活动。污垢的存在给换热设备造成了巨大的经济损失，因此换热设备污垢的形成机制、监测和对策的研究成为节能技术的重要内容，也是传热界一直关注、亟待解决的主要问题之一。

本书基于作者近八年污垢问题的研发体会，结和500余篇国内外相关文献的研读心得，按照第一版的体系和风格，补充了相当数量新内容，原有内容也进行了部分更新和改写，篇幅扩充了一倍多，以适应污垢科技发展和工程应用的需要。