换热器(上)

换热器的传热方式是传导、对流、辐射的综合。在废气一侧，废气以对流和辐射这两种方式把热传给器壁；在空气一侧，空气流过壁面时，以对流方式把热带走。由于空气是透热体，不能吸收，所以在空气的一侧要强化热交换，只有提高空气流速。

换热器根据其材质的不同，分为金属换热器和黏土换热器两大类。轧钢加热炉一般都采用金属换热器。

金属换热器，当空气预热温度在350℃以下时，可用碳素钢制的换热器，温度更高时，要用铸铁和其他材料，耐热钢在高温下抗氧化，而且能保持其强度，是换热器较好的材料，但耐热钢价格高。渗铝钢也有较好的抗氧化性能，价格比耐热钢低。

金属换热器根据其结构分为：管状换热器、针状和片状换热器、辐射换热器等。

A 管状换热器

管状换热器的型式也很多，图1-29是其中一种。

换热器由若干根管子组成，管径变化范围由10~15mm至120~150mm。一般安装在烟道内，可以垂直安放，也可以水平安放。空气（或煤气）在管内流动，废气在管外流动，偶尔也有相反的情况。空气经过冷风箱均匀进入换热器的管子，经过几次往复的行程被加热，最后经热风箱送出。为避免管子受热弯曲，每根管子不要太长。当废气温度在700~750℃以下时，可将空气预热到300℃以下，如温度太高，管子容易变形，焊缝开裂。

这种换热器优点是构造简单，气密性较好，不仅可预热空气，也可用来预热煤气。缺点是预热温度较低，用普通钢管时容易变形漏气，寿命较短。

B 针状换热器和片状换热器

这两种换热器十分相似，都是管状换热器的一种发展。即在扁形的铸管外面和内面铸有许多凸起的针或翅片，这样在体积基本不增加的情况下，热交换面积增大，因此传热效率提高。其单管的构造分别见图1-30和图1-31所示。

换热器元件是一些铸铁或耐热铸铁的管子，空气由管内通过，废气从管外穿过，如烟气含尘量很大，管外侧没有针与翅片。整个换热器是用若干单管并联或串联起来，用法兰连接，所以气密性不好，故不能用来预热煤气。

不采用针或翅片来提高传热效率，而采取在管状换热器中插入不同形状的插入件，也是利用同一原理强化对流传热过程。常见的插入件有一字形板片、十字形板片、螺旋板片、麻花形薄带等。由于管内增加了插入件，增加了气体流速，产生的紊流有助于破坏管壁的层流底层，从而使对流给热系数增大，综合给热系数比光滑管提高约25~50%。这种办法的缺点是阻力加大，材质要使用薄壁耐热钢管，价格较高。