蜂窝式换热器产业前瞻

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1、蜂窝式换热器产业前瞻世界能源日益匮乏，需求也日益增大，环境也不堪以往，人们生活和生产 过程中大量排放二氧化碳，已造成自然灾害频发；有效耕地日趋减少，农作物 减产，物价高企；部族之间争斗；国家之间战争。等等这些看似无关的诸多自 然和社会现象，若追其根溯其源，好像无一不与能源资源息息相关的啊！由此 人们不禁惊呼：珍惜人类唯一的家园-我们的地球！限制一次能源的消耗量！ 以达到减少二氧化碳排放最终目的。那么，提高一次能源利用率已摆在我们最 为重要议事日程上了，也是当今人类最为紧迫首要问题之一了。然而，提高一 次能源利用率最为关键技术就是提高换热器换热效率问题呀。 当今世界化石能源占比是 89.8%，我

2、国占比是 97.1%，而美国是 89.8%。2009 年我国煤炭消费占比是 70.3%，石油占比是 18%，天然气仅仅只有 3.7%，水电，核电，风电占比是 7.8%。这种能源结构是很不合理的，这对环境 会造成非常严重污染后果，这也是环境难以承载之重啊！2010 年我国能源结构 有了进一步优化，石油天然气占比已达到了 23%。然而我国发电能耗占总能耗 三分之一以上，2004 年，我国火力发电已达到了 3.4 亿千瓦以上。按年运行 6000 小时，发电煤耗 400GKWH，全国需耗煤 8.16 亿吨，如果发电效率提高 1%将 少耗标准煤 8160 万吨，减少粉尘排放 83 万吨，减少二氧化碳排放

3、 13.3 万吨。 在许多耗能行列里也大量应用各式各样换热器，其中应用最多的无非是板 式换热器和管壳式换热器。例如石油化工领域，制冷空调领域，医药食品加工 领域，造船，机械，电力等等诸如此类，凡此总总都离不开换热器设备。尤其 是在石油化工行列里换热器所占重量是整个行列的设备总重量的 30%左右啊。 那么，换热器市场容量又是怎样呢？据相关权威数据披露：2008 年全球换热器 市场容量达到了 386 亿美元，2012 年将达到 553 亿美元。中国目前已经是全球 换热器第二大市场了，其增长速度最快，到 2012 年预计可达 110 亿美元，年平 均复合增长率为 20%。其强劲发展势头将会维持 50

4、 年之久啊！ 当前换热器市场究竟又会是怎样呢？其技术发展与改进状况又如何呀？虽 有层出不穷的改进与发明，但总是不落窠臼的蜗牛式改进步伐，难有突飞猛进 跳跃式发明创造出来，一百多年来，换热器高效性一直都是被板式换热器一统 天下，没有任何其他种类换热器能够碰触它的高效性地位。可是它的不耐压， 易堵塞又成了板式换热器的致命软肋，这大大影响它的应用范围和钳住了它的 市场扩张能力。然而本蜂窝式换热器专利技术具有前瞻性的开拓性的创举，必 将为节能减排建立起一番丰功伟业来。为人类环保事业奏出非同凡响的乐章！ 其产业发展方向也是非常符合党和国家以及全人类的共同诉求的。 蜂窝状最为显著的优势特征是其耐压结构力强

5、，它们相互毗邻的蜂窝孔洞 彼此构成了拱状耐压力学结构形式，无须增大壁厚来加强其耐压，用于高危险 领域尤为适宜，譬如：核电厂的冷却系统等等。而且会大大节约了金属材料， 降低成本费用，不仅如此，它的结构紧凑，减少空间的占用，由于它的孔洞直 径较小，大大缩短了两侧流体各自对流换热时间，另一方面，流体的动能无须 用来克服换热器流道内折弯所带来的阻力，并在较低雷诺数情况下产生较强的紊流，从而大大提高了其换热性能。尤其是它的“共肋效应”不仅是在实践中得到验证，而且能够在今后许多生产实践领域里具有理论指导性作用。所谓“共肋效应”也就是说蜂窝体每一个孔洞都可以把其他的孔洞的间壁当做自己散热的肋片，而其他种类的

6、换热器是难以做到有这样功用的。同时其换热过 程的压降也非常小，这样就减小了给流体提供循环动力的供给。总之它会把换 热器这个行列带来焕然一新的景象，从此开创节能减排的历史新篇章，真可谓 颠覆性创举啊！以下我们把三大类换热器做一个大体优劣比较： 板式换热器的特点（板式换热器与管壳式换热器的比较）a.传热系数高 由于不同的波纹板相互倒置，构成复杂的流道，使流体在波纹 板间流道内呈旋转三维流动，能在较低的雷诺数（一般 Re=50200）下产生紊 流，所以传热系数高，一般认为是管壳式的 35 倍。b.对数平均温差大，末端温差小 在管壳式换热器中，两种流体分别在管程和 壳程内流动，总体上是错流流动，对数平

7、均温差修正系数小，而板式换热器多 是并流或逆流流动方式，其修正系数也通常在 0.95 左右，此外，冷、热流体在 板式换热器内的流动平行于换热面、无旁流，因此使得板式换热器的末端温差 小，对水换热可低于 1，而管壳式换热器一般为 5.c.占地面积小 板式换热器结构紧凑，单位体积内的换热面积为管壳式的 25 倍，也不像管壳式那样要预留抽出管束的检修场所，因此实现同样的换热量， 板式换热器占地面积约为管壳式换热器的 1/51/8。d.容易改变换热面积或流程组合，只要增加或减少几张板，即可达到增加或 减少换热面积的目的；改变板片排列或更换几张板片，即可达到所要求的流程 组合，适应新的换热工况，而管壳式

8、换热器的传热面积几乎不可能增加。e.重量轻 板式换热器的板片厚度仅为 0.40.8mm，而管壳式换热器的换热管 的厚度为 2.02.5mm，管壳式的壳体比板式换热器的框架重得多，板式换热器 一般只有管壳式重量的 1/5 左右。f. 价格低 采用相同材料，在相同换热面积下，板式换热器价格比管壳式约 低 40%60%。g. 制作方便 板式换热器的传热板是采用冲压加工，标准化程度高，并可大 批生产，管壳式换热器一般采用手工制作。h. 容易清洗 框架式板式换热器只要松动压紧螺栓，即可松开板束，卸下板 片进行机械清洗，这对需要经常清洗设备的换热过程十分方便。i. 热损失小 板式换热器只有传热板的外壳板暴

9、露在大气中，因此散热损失 可以忽略不计，也不需要保温措施。而管壳式换热器热损失大，需要隔热层。j. 容量较小 是管壳式换热器的 10%20%。k. 单位长度的压力损失大 由于传热面之间的间隙较小，传热面上有凹凸， 因此比传统的光滑管的压力损失大。l. 不易结垢 由于内部充分湍动，所以不易结垢，其结垢系数仅为管壳式换 热器的 1/31/10.m. 工作压力不宜过大，介质温度不宜过高，有可能泄露 板式换热器采用密 封垫密封，工作压力一般不宜超过 2.5MPa，介质温度应在低于 250以下，否 则有可能泄露。n. 易堵塞 由于板片间通道很窄，一般只有 25mm，当换热介质含有较大颗 粒或纤维物质时，

10、容易堵塞板间通道。 蜂窝换热器与板式换热器之比较 1 1：换热系数和板式换热器相比高出：换热系数和板式换热器相比高出 2 23 3 倍。倍。 2 2：其坚固耐高压性可以超过管壳式换热器，这是由于它蜂窝状特殊结构所决定：其坚固耐高压性可以超过管壳式换热器，这是由于它蜂窝状特殊结构所决定 的，其流体孔洞直径小且毗邻的孔洞又相互形成桥型拱状是较佳的耐压力学结的，其流体孔洞直径小且毗邻的孔洞又相互形成桥型拱状是较佳的耐压力学结构。构。 3 3：成本低廉，在相同的换热能力情况下，本专利技术每平米换热面积的重量只：成本低廉，在相同的换热能力情况下，本专利技术每平米换热面积的重量只 有有 1515 公斤以下

11、，而相同换热能力的板式换热器每平米所含重量大约公斤以下，而相同换热能力的板式换热器每平米所含重量大约 3333 公斤左公斤左 右，这极大地节约了金属材料。右，这极大地节约了金属材料。 4 4：耐高温耐腐蚀，它可以采用耐高温金属材料制作，如锆合金等金属材料，并：耐高温耐腐蚀，它可以采用耐高温金属材料制作，如锆合金等金属材料，并 可以用于高辐射环境进行换热，采用一定工艺技术处理可以使铝合金材料能够可以用于高辐射环境进行换热，采用一定工艺技术处理可以使铝合金材料能够 达到耐高温耐腐蚀的功效。也可以采用其他的耐腐蚀材料，如石墨和陶瓷材料达到耐高温耐腐蚀的功效。也可以采用其他的耐腐蚀材料，如石墨和陶瓷材

12、料 等等。那么板式换热器难以做到高温环境里进行工作的。等等。那么板式换热器难以做到高温环境里进行工作的。 5 5：使用安全，在高温高压情况下它没有爆炸之虞，因为它不存在较大的压力容：使用安全，在高温高压情况下它没有爆炸之虞，因为它不存在较大的压力容 积包，即便是某个孔洞出现裂缝也不足以引起其它容积爆炸，而它仅仅只是起积包，即便是某个孔洞出现裂缝也不足以引起其它容积爆炸，而它仅仅只是起 到卸压作用而已。板换则不然，它很容易在较高温度和较高压力情况下造成内到卸压作用而已。板换则不然，它很容易在较高温度和较高压力情况下造成内 漏外泄。漏外泄。 6 6：雷诺数低，压降小，可以减小循环动力的供给，并能起

13、到很好的防垢作用，：雷诺数低，压降小，可以减小循环动力的供给，并能起到很好的防垢作用， 延缓换热器壁面结垢时间，为运行过程中起到很好节能作用。而板换则不然它延缓换热器壁面结垢时间，为运行过程中起到很好节能作用。而板换则不然它 是由许多折流弯道所构成的，所以它单位流程压降非常大。是由许多折流弯道所构成的，所以它单位流程压降非常大。 7 7：清洗拆卸更加方便，占用空间小，无须预留空间。它不像板换清洗时需要影：清洗拆卸更加方便，占用空间小，无须预留空间。它不像板换清洗时需要影 响工艺流程的生产，而且整个板换的换热片都会处于松动状态，而蜂窝式换热响工艺流程的生产，而且整个板换的换热片都会处于松动状态，

14、而蜂窝式换热 器则不然，因为它是模块化组装的，每个换热模块单元都是可以相对独立的用器则不然，因为它是模块化组装的，每个换热模块单元都是可以相对独立的用 进出阀门关闭。进出阀门关闭。 8 8：使用寿命长，维护方便。：使用寿命长，维护方便。 9 9：工作运行稳定，即便是一次侧回路和二次侧回路压差较大情况下也不会像板：工作运行稳定，即便是一次侧回路和二次侧回路压差较大情况下也不会像板 式换热器所出现的两侧流体相互串流，或出现工况不稳定的情况发生。式换热器所出现的两侧流体相互串流，或出现工况不稳定的情况发生。 1010：可以根据不同工况工艺要求很容易优化换热流程，串并自如，而且结构紧：可以根据不同工况

15、工艺要求很容易优化换热流程，串并自如，而且结构紧 凑，很容易实现换热流程优化过程，在一定程度上起到节能作用。凑，很容易实现换热流程优化过程，在一定程度上起到节能作用。 1111：使用范围会比板换更加广，它不仅可以用于高温高压领域里的换热，而且：使用范围会比板换更加广，它不仅可以用于高温高压领域里的换热，而且 用于低温低势能的换热。目前我国还有许多废热无法加以利用，就是因为换热用于低温低势能的换热。目前我国还有许多废热无法加以利用，就是因为换热 技术所制约了的。然而这一换热技术得以实施，必将会把当今技术所制约了的。然而这一换热技术得以实施，必将会把当今 1.31.3 倍于目前正倍于目前正 在利用

16、的热能充分利用起来了。在利用的热能充分利用起来了。12：蜂窝式换热器主要应用场合a. 制冷：用作冷凝器和蒸发器。b. 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。c. 化学工业：纯碱工业，合成氨，酒精发酵，树脂合成冷却等。d. 冶金工业：铝酸盐母液加热或冷却，炼钢工艺冷却等。e. 机械工业：各种淬火液冷却，减速器润滑油冷却等。f. 电力工业：高压变压器油冷却，发电机轴承油冷却等。g. 造纸工业：漂白工艺热回收，加热洗浆液等。h. 纺织工业：粘胶丝碱水溶液冷却，沸腾硝化纤维冷却等。i. 食品工业：果汁灭菌冷却，动植物油加热冷却等。j. 油脂工艺：皂基常压干燥，加热或冷却各种工艺用液。k. 集中供热：热电厂废热区域供暖，加热洗澡用水。l. 其他：石油、医药、船舶、海水淡化、地热利用。本专利技术是二十一世纪节能环保最具有发展潜力的技术之一，由于该换热器本专利技术是二十一世纪节能环保最具有发展潜力的技术之一，由于该换热器 结构强度好，换热效率高，可用来回收低势能热，同时它的结构紧凑，重量轻，结构强度好，换热效率高，可用来回收低势能热，同时它的结