摘要：热交换器，是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备。是一种室内通风换气设备，对流传热及热传导的一种工业应用。自二十世纪二十年代起，热交换器被发明以来，其一直以操作简便，使用方便，耗能少而被许多地方使用。尽管如此，热交换器仍有它的不足之处。本研究通过对热交换器的具体设计，通过三款实际热交换器的设计，结合先前的其他文献，得出了影响热交换器设计缺陷因素，并提出了相应的，较为完善的一些解决方案。通过对这几种热交换器的准确分析，得出关于大多数热交换器的设计缺陷的分析结果。
关键词：热交换器、影响因素、分析原因、得出结论。
一、热交换器的研究意义：
在我国，热交换器广泛应用于化工、石油、动力和原子能、航天等工业领域。除此之外，
热交换器既可是一种单独的设备，亦可以与其它设备一起使用。但是，早期的热交换器由于受到种种条件的限制，起初的热交换器并不能发挥其重要作用。然而，进入21世纪以来，我们对热交换器的研究也越来越深入。如今，我们可以用更少的金属材料达到最好的换热效果好的换热效果。换热效率高，本身热阻小，热惯性低，灵敏，节省材料和空间，节省动力，流动阻力小，噪音低等优点已经使热交换器在我国逐渐推广。因此，对于热交换器设计的缺陷的研究于情于理都是必要的。
二、热交换器的分类及作用原理
（一）分类：
根据不同的分类方式可分为：
间壁式换热器、蓄热式换热器和混合式换热器、冷却器、加热器、冷凝器、汽化器、金属材料换热器、非金属材料换热器、管式换热器和板式换热器、集体供热式热交换器、家用热交换器等等不同类别。
（二）作用原理：
当室内空调产生的风和室外的风经过热交换器时，由于两侧气流存在着温度差和压力差，两股气流间同时产生热传质，引起全热交换。在夏季运行时，室外的风通过交换器时，它就由热风变成了冷风；同时被干燥，使温度升高，同时被室内的风加湿。通过这样的交换过程从而实现热量交换的目的。
三、对两种常用设计方法的比较
（一）对数平均温差法
可根据热传递效率的公式进行计算，是一种比较常用的计算方式，但不够严谨。
（二）传热单元数法
可以对一些复杂的热传递进行计算。但是，并不常用。
（三）两种方法的比较
两种方法都遵循热力学的基本原理，即都必须满足传热速率方程和热量衡算方程，这就决定了两种方法之间存在本质的联系和对应关系。
四、热交换器的优缺点
优点：
有高的热回收效率；可以用比例调节转轮回转速度来调节转轮效率，以适应不同室内外空气参数（如过渡季和冬季）的情况；因转轮交替逆向进风，因此，不易被尘埃等阻塞；热交换器可以减少制冷或采暖时因通风造成的能量损失；功能齐全：热交换器可以通过加装功能模块，可以对室外空气进行过滤、净化、加湿等；净化彻底：热交换器可以可以去除大多数pm2.5，有益人体健康。能够持续带来清新的空气，可以大范围的阻止室外的不安全气体进入室内；另外，减少换气时的热损失，带来节能效果减少室内冷热量的损失，减少空调的能耗；减少噪音污染并很好的保护了个人隐私。
缺点：
成本高：因为全热交换器的造价比较高，而且需要加装的配件较多，所以成本也会比较高。
体积大：全热交换器主机体积较大，会占用较多的吊顶空间。
设计复杂：全热交换器需要在室内布置较多的管道，设计和安装时一定要合理规划。
操作难：对系统的兼容性有一定要求，在新设备时，需要检验方可使用。
五、热交换器的设计
1、螺旋板式热交换器设计：
螺旋板式热交换器的构造包括螺旋形传热板、隔板、头盖、连接管等部件。各种型式的螺旋板式热交换器都包含由两张较薄的钢板卷制而成的一对同心圆的螺旋形流道，中心处的隔板将板片两侧流体隔开，冷、热两流体在板两何的流道内流动，通过螺旋板进行热交换。上有定距柱，它是为了保证流道的间距。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆也能起加强湍流和增加螺旋板刚度的作用。
缺陷：
由于对螺旋板式热交换器的传热要求相对较高、体积要求相对较小。然而，我们没有办法保证两种要求全部满足。以传热效果好为例，传热面的增加将导致热交换器的体积庞大。若是体积相对较小，则传热效果并不理想。因此，在设计这样的热交换器时，应考虑到这一矛盾。
改进方案：
使用传热面相对较小的热交换器，使用二次表面来代替传统管状。以减小热交换器的矛盾。
2、列管式热交换器
圆筒形的壳体中装设由多根平行管组成的管束，管的两端胀接或焊接在“花板”上。管内与管束空隙间分别流动着进行热交换的两种流体。两种流体通过管壁来传递热量。
缺陷：
当管壁与壳壁温差较大时，由于两者的热膨胀不同，产生了很大的温差应力，以至管子扭弯或使管子从管板上松脱，甚至毁坏热交换器。
改进方案：
为了克服温差应力必须有温差补偿装置，一般在管壁与壳壁温度相差较大时，为安全起见，换热器应有温差补偿装置。
3、波节管热交换器
波节管是被节管热交换器的主要传热元件，它的流道是由相互交替变化的直管段和孤形管段所组成的波节型管道。
缺陷与改进方案：
壁面扰动、扩展表面、插入物、添加物、有源强化。
3、管壳式热交换器
由壳体、传热管束、管板、折流板（挡板）和管箱等部件组成。分为固定管式、浮头式等等。
缺陷：
电化学腐蚀严重、难以控制转换量。
改进方法：对于腐蚀严重的部分，应及时更换，对于难以控制的能量，则以少量多次为主，保证实验的准确性。
六、注意事项
1、进行实验前，理应检查管网。保证其的完整性，如发现有漏洞，破损等现象，立即更换，不得直接使用，以免造成事故。此外，还要保持管网清洁。
2、使用时，注意仔细观察热交换器的使用动向，一旦发现问题应立即关闭仪器。另外，对于进入到冷凝管里的水而言，应让其自然的流进、流出。
3、使用后，待冷凝水流净后，再次检查仪器是否仍是可用。与此同时，检验热交换器与系统的兼容性，若发现不兼容则应及时改正，若兼容则可以继续使用。
七、研究结果
我们知道，热交换器已经得到了广泛的应用，传统的热交换器在设计上仍存在缺陷，但是，在研究的基础上我们不难得出解决方案。新兴的涡流热膜交换器以其设计灵活，规格齐全，实用针对性强，节约资金换热速度快，耐高温，耐高压等优点正广泛的应用于较大的压力、温度范围和多种介质热交换。如热电、厂矿、石油化工、城市集中供热、能源电子等领域。热交换机的设计是十分值得肯定的，我们不仅可以通过它来净化空气，改善空气质量，还可以通过它来保暖。所以说，热交换机不应该仅仅的应用在某些地方，而是应该大范围的推广使用。然而，由于其设计上存在一定的缺点，我们还有许多未知没有发现。因此，我们研究人员更理应以科学为依据，以进行不断的研究，孜孜不倦的在热交换器的探索上前行。
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论文作者:陈欣
论文发表刊物:《基层建设》2018年第15期
论文发表时间:2018/7/23
标签：热交换器论文; 两种论文; 换热器论文; 缺陷论文; 温差论文; 流体论文; 热交换论文; 《基层建设》2018年第15期论文;