一种高效新型热壁换热器

这是一种结合了热管相变传递热量实现两换热流体远距离分隔换热的优势，同时又具有板式换热器高效换热及设备紧凑的优势，还规避了热管及板式换热器不利的方面。

热壁换热器像热管换热器那样利用其内部相变流体快速传递热量，但它不是管道内部注入相变流体在真空环境下用相变方式转移热量，而是在两个板片所围起的空间注入相变流体，两个板片四周被密封件钎焊密封起来，并且两个板片间还设置有可以起到支撑作用的矩形翅片，该矩形翅片与两个板片钎焊为整体，这样可以抗相变流体膨胀压力和抗外侧换热流体的挤压变形，同时矩形翅片还在热壁件内部起到分配相变流体的作用，多个这样的热壁件垂直并列，其外侧分成两部分均设置了矩形翅片，外侧矩形翅片也是起到加强筋的作用，增强热壁间抗换热流体及相变流体的压强能力。相比现行热管结构会更加紧凑，相变流体传递热量循环速度比热管相变流体循环速度更快，因为热壁相变流体循环里程会比热管短许多倍，另外热管换热流体与相变流体进行热量交换只可以错流方式换热，而热壁换热器的换热流体可以实现与热壁内部相变流体的逆流方式换热，当然其效率会比热管更高，如图1所示。

图1

相比板式换热器来说其优势也非常明显，其效率会更高，也不会发生换热流体相互间的窜漏，两个换热流体是像热管那样远距离分开运行，其耐压能力也要高于板式换热器，尤其是清洗会更方便，无需把板片拆卸散架，甚至边运行边清洗都可以，同规模换热其体积比板式换热器更小，那么成本也会更低。

大家都知道热管属于高效节能热量回收换热器，热管换热器优势在于可以实现远距离换热，也就是冷流体与热流体可以相隔很远进行换热，它是借助热管管内相变流体在真空环境里快速蒸发及冷凝来实现热量传递及相变流体的超音速循环，冷端与热端0.1℃温差都会有所反应，高传热效率：热管换热器利用热管中的工作物质进行传热，因为热管中的工作物质会发生相变，传热过程中无需消耗循环泵功率，另一方面结构简单，运行稳定可靠；适应性强，不受介质的性质、状态和粘度等限制，适用范围广。

但是热管换热器也有诸多缺点：1.成本高，热管换热器的制造难度较大，成本较高；2.维护难度大，受到热管内部结构的限制，热管换热器需要定期进行清洗和维护，维护难度大，需要专业人员进行维修；3.应用范围有限，热管换热器适用于单相流体，对于多相流体的传热不具备优势，因此应用范围有一定限制；4.容易受热阻影响，热管换热器中热管的传热性能受热阻的影响较大，而且热管内部结构容易被污染物堵塞，进而影响传热性能。

板式换热器也是一种高效换热设备，其结构紧凑，不占空间，换热效率非常高，板式换热器的优点是传热系数高，是因为板式换热器的流道小，板片是波形，截面变化复杂，使流体的流动方向和流速不断变化，增加了流体的扰动，因而能在很小的流速下达到紊流，具有较高的传热系数。特别适用于液与液的换热及温度不是较大的流体之间的换热；它还可通过增减板片来达到所需要的传热面积。一台换热器可分成几个单元，可适应同时进行几种流体间的加热或冷却，其结构紧凑，体积小，耗材少。每立方米体积间的传热面积可达m2。结构上非常紧凑，质地也较轻，所以安装起来比较容易。但是板式换热器缺点：板式换热器的密封性不是很好，使用过程中容易发生泄漏，需要经常更换里面的垫圈。在压力承受方面也有一定的限制，需控制在1MPa以下。若采用钎焊式板式换热器其防漏性能会有所提高，钎焊作为一种可靠的液态金属连接方式，可使耐压，密封性能会有所提高。但是钎焊式换热器的缺点：1.制造成本高，钎焊式换热器制造工艺相对于其它类型的换热器较为复杂，需要更高的技术和设备要求，因此，制造成本相对较高。2.易受热应力影响，由于钎焊式换热器的衔接处是钎焊连接，其连接处的承受能力较低，且易受热应力影响，因此在使用钎焊式换热器时，需要注意控制操作温度来避免对设备造成影响。3.易受腐蚀，钎焊式换热器中的钎焊件易受腐蚀，特别是高温、高压下容易出现裂纹，进而影响到换热器的使用寿命。同时，使用久了还会出现堵塞现象。但是板式换热器密封性较差，易漏泄。需经常更换垫圈，较麻烦。若采用整体钎焊式板式换热器虽然承压能量有很大提高，但是板片间通道堵塞是无法清洗疏通的，这就无法和管壳式换热器相比了。另外其流道小，不适宜于气与气间换热或蒸汽的冷凝，从而易导致堵塞，不适用于含悬浮物的流体，流阻较管壳式也要大些。板换作为换热器的一种，依靠两流体与板片之隔实现热交换，其效率与水在板片之间的流道中的流速及温差有很大的关系。一旦流量变化，换热系数也随之变化，而且变化量很大。所以板换只能用在负荷稳定的系统中，像确定流量的采暖系统就是典型的应用。而生活热水的流量在一天当中变化是相当剧烈的，因此极不适合采用板换。须用容积式换热器用于可以储存一定量的热水，可以在相当程度应付用户侧的流量变化。

目前采用板式换热器用于新风机组，其板式换热器的换热方向为交叉流换热方式，这种方向的热交换，层板与层板之间的缝隙，很难实现新风和排风之间不串风，不能解决新风和排风之间的交叉污染问题，新风的质量得不到保障。另外，板式换热器由于结构的关系，易堵塞，清洗难度大。板式换热器是安装于空调机组内，如换热器出现故障，需要先进行拆除，相对来说比较繁杂，使用寿命也会打折扣。

然而热壁换热器既有热管远距离分隔式换热优势，同时又具有板式换热器结构紧凑优势，由于其采用相变快速传热，其传热速度还要优于热管，因为其相变流体循环里程很短，所以热壁换热器换热效率也很高。

热壁换热器主要应用以下一些领域：

1.制冷：用作冷凝器和蒸发器。

2.暖通空调：配合锅炉使用的中间换热器、高层建筑中间换热器等。

3.化学工业：纯碱工业，合成氨，酒精发酵，树脂合成冷却等。

4.冶金工业：铝酸盐母液加热或冷却，炼钢工艺冷却等。

5.机械工业：各种淬火液冷却，减速器润滑油冷却等。

6.电力工业：高压变压器油冷却，发电机轴承油冷却等。

7.造纸工业：漂白工艺热回收，加热洗浆液等。

8.纺织工业：粘胶丝碱水溶液冷却，沸腾硝化纤维冷却等。

9.食品工业：果汁灭菌冷却，动植物油加热冷却等。

10.油脂工艺：皂基常压干燥，加热或冷却各种工艺用液。

11.集中供热：热电厂废热区域供暖，加热洗澡用水。

12.其他：石油、医药、船舶、海水淡化、地热利用、太阳能利用。

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