管殼式換熱器與板式換熱器優(yōu)缺點比較以及技術改進

    管殼式換熱器與板式換熱器作為市面上競爭比較激烈的兩款換熱器種類，相信許多用戶都很想弄清它們之間管殼式換熱器優(yōu)缺點和板式換熱器優(yōu)缺點，以便更好的選取各自優(yōu)勢符合實際需求對于管殼式換熱器選取與對板式換熱器選擇。
  管殼式換熱器和板式換熱器發(fā)展需求簡單介紹
 
   一直以來，在間壁式換熱器的應用領域內管殼式換熱器一直是占據(jù)一方獨霸的分布局面。然而隨著技術進步與社會發(fā)展近幾十年來，這種框架由于人們需求變化和環(huán)境保護意識增強有所改變。人們對于各種各樣的板式換熱器的開發(fā)應用逐漸的改變了這種變化局面。當然，板式熱交換器能夠被深入研究和開發(fā)，也是由于歷史進步人民需求所決定的。我們回顧換熱器的發(fā)展歷程可以從中了解到，雖然板式換熱設備的充分開發(fā)利用只是近幾年的事情，但是關于對它的理論和技術的出現(xiàn)卻要推算到很早以前。即使后來人們最初舍棄了這種換熱性能遠遠占據(jù)優(yōu)勢的換熱器種類（換熱效率一般為管板式的2倍），并且選擇和大量應用了換熱性能不如板式類換熱器的管殼式換熱器，管殼式換熱器其結構強度要好的多（壓力一般可達10～30MPa，500～550℃），耐高溫高壓以及傳熱性能的綜合考慮。
    板式換熱器缺點造就管殼式換熱器廣泛應用
    當初人們之所以做這種選擇的原因很簡單，很大方面的原因是基于強度方面的考慮。由于板式換熱器的結構強度遠遠低于管殼式換熱器，因此板式換熱器不能夠應用于高溫高壓及大多的中壓場合里面（一般板式換熱器≤3.5MPa，≤300℃ ）,而這個缺點是由板式換熱器的結構特點所決定的，也是相比管殼式換熱器最致命的缺點，在其自身范圍內無法改變和突破，于是這就嚴重地導致制約這種高換熱性能換熱器廣泛應用以及發(fā)展開發(fā)速度.。因為這個原因在最初的相當長的一段時期里,板式換熱器沒有遭到人們的鐘愛，其技術進展成就也相當可憐，受到嚴重約束。即便是在其有了長足發(fā)展和應用的今天，仍然因為結構雖然緊湊，但耐壓強度低的原因——這個板式熱交換器自身無法逾越的毒瘤，它的應用領域也仍舊局限在一定范圍之內，希望在今后的發(fā)展能夠起到突發(fā)猛進的改變。
    環(huán)保意識導致高效換熱效率板式換熱器得到重視
    現(xiàn)如今，既然板式熱交換器結構強度仍然沒有得到根本性的改變，那么近些年它又是怎樣被重視起來的呢？其實之所以發(fā)生這種變化的原因，不僅僅是城市集中供熱迅速發(fā)展并使之板式換熱器得到大量的應用，而且與世界經(jīng)濟的發(fā)展環(huán)境變化有著緊密的聯(lián)系，尤其是能源的發(fā)展與環(huán)境變化之間是息息相關的.。世界經(jīng)濟的發(fā)展使得世界能源環(huán)境日益緊張匱乏與危機重重，使得產品“節(jié)能”、“高效”、“換熱效率高”的理念逐漸受到人們的重視，使得“節(jié)能=減排=環(huán)保”的概念逐漸深入人心，對環(huán)境保護也重視起來。很多國家的政府和機構都逐年加大了節(jié)能和環(huán)保、節(jié)能這方面人力和物力的投入，并且同時在各國企業(yè)中也取得了許多可喜可賀的突發(fā)猛進成果。很顯然的，板式換熱器這種高效的換熱方式，也就順理成章地受到重視，并進行了再次二次開發(fā)，并且人們按照自己需求在其結構強度所能允許的范圍內大量應用遍地開花，其技術發(fā)展也達到了前所未有的發(fā)展，取得非凡的成績。不僅制造規(guī)格越來越大，而且結構形式也越來越多，并出現(xiàn)了不可拆的焊合一體式板式換熱器，盡管不能方便地拆洗，但強度卻有所增加。
    管殼式換熱器與板式換熱器技術結構特點決定其布局
    管殼式換熱器一直以來始終受到普遍應用和重視以及廠商的青睞，其理論研究的深度研究和換熱設備改進的步伐，都是板式換熱器所不能比擬的。特別是在近些年在新的要求節(jié)能及環(huán)保的技術革新的浪潮中，其技術突破和理論發(fā)展速度又有所提高，許多新型高效換熱器不短涌現(xiàn)。如折流桿換熱器、新結構高效換熱器、高效重沸器、高效節(jié)能冷凝器、雙殼程換熱器、螺紋管換熱器、螺紋鎖緊環(huán)換熱器、Ω環(huán)高壓換熱器、以及非金屬換熱器、稀有金屬換熱器等都是其代表杰作。這些新型高效換熱器的出現(xiàn)，已經(jīng)并正在為飛速發(fā)展的經(jīng)濟和節(jié)約能源，作出了不可估量的貢獻?？v觀換熱設備的發(fā)展及演變歷程，我們不難看出，在板式類換熱器已經(jīng)充分得到廣泛發(fā)展，而管殼式換熱器不再一枝獨秀獨霸換熱行業(yè)的今天，以下四個特點仍然是始終沒有改變：

 （1） 耐高溫高壓結構強度較高的管殼式換熱器仍然居于主導地位。

 （2） 管殼式換熱器換熱性能暫時都遠低于板式換熱器。

  (3） 板式換熱器結構強度方面都遠低于管殼式換熱器。

 （4） 在于換熱性能強同時結構強度高的理想型換熱器還沒有被開發(fā)。
 
     管殼式換熱器優(yōu)缺點和板式換熱器優(yōu)缺點的技術改進
 
     總而言之，要高效耐溫耐壓結構還不夠好，要耐高溫高壓結構還不是特別高效。雖然一直以來人們期望能夠出現(xiàn)一種兼具二者之優(yōu)的，傳熱性能高結構強度好的理想形式的換熱器，是眾望所歸的事情，但這個目標顯然還是沒容易達到。一方面，在板式類換熱器上采用諸如管殼式換熱器的耐壓的圓管結構是比較復雜的問題。即使是設計較合理的螺旋板換熱器，由于其截面是螺旋而不是圓，設備強度也不盡理想。 另一方面，在管殼式換熱器上，采用類似板式類換熱器的，高效換熱的薄層換熱結構，也是有一定難度的。如板殼式換熱器，它是將板式換熱裝置整體固定于圓筒殼內，高換熱同時獲得了高強度，但結構及制造過于復雜，且并沒有從本質上有機融合二者的優(yōu)點。 于是退而求其次，在管殼式換熱器的技術改進中，人們往往把主要精力放在以下幾個方面上：1）   采用換熱管直徑盡量的細小并且最好加長，這樣的結果就是管子半徑越小，溫度梯度越大，有利于獲得較高的換熱系數(shù)；2）   加強使管子內外表面變化的因素，增加湍流程度及汽化功能等，如槽道、波紋、波節(jié)、翅片等等；3）   改善管外液流的方式，如多程，錯流，折流，導向等等。以上變化，都在很大程度上改善或強化了傳熱，但由于不改變管內流體的柱狀流動狀態(tài)，不改變管內流體傳熱的規(guī)律，不改變管內滯流層厚度(熱阻最大)，所以傳熱性能和傳熱系數(shù)沒有得到大幅度的提高，仍與板式類換熱器在換熱強度上有較大的差距。