Plaatwarmtewisselaars ontstonden in de jaren 1920 en werden toegepast in de voedingsindustrie. De warmtewisselaar gemaakt van de plaatbuis is compact in structuur en heeft een goed warmteoverdrachtseffect, dus het heeft zich geleidelijk ontwikkeld tot verschillende vormen. In de vroege jaren dertig maakte Zweden zijn eerste spiraalvormige bordwarmtewisselaar. Vervolgens gebruikte het Verenigd Koninkrijk om te lijden om een bordwarmtewisselaar te produceren gemaakt van koper en zijn legeringsmaterialen voor de warmtedissipatie van vliegtuigmotoren. In de late jaren 1930 produceerde Zweden de eerste plaat- en schaalwarmtewisselaar voor gebruik in pulpfabrieken. Tijdens deze periode, om het warmteoverdrachtsprobleem van sterk corrosieve media op te lossen, begonnen mensen aandacht te besteden aan warmtewisselaars gemaakt van nieuwe materialen.
Rond de jaren zestig was er vanwege de snelle ontwikkeling van ruimtetechnologie en geavanceerde wetenschap een dringende behoefte aan verschillende efficiënte en compacte warmtewisselaars. Bovendien verbeterde de ontwikkeling van stempels-, vezel- en afdichtingstechnologieën het productieproces van warmtewisselaars verder, waardoor de krachtige ontwikkeling en wijdverspreide toepassing van compacte plaatwarmtewisselaars werd bevorderd. Bovendien zijn sinds de jaren zestig typische shell- en buiswarmtewisselaars verder ontwikkeld om te voldoen aan de behoeften van warmteoverdracht en energiebesparing onder hoge temperatuur en drukomstandigheden. In het midden -1970 s, om warmteoverdracht te verbeteren, werden warmtepijpwarmtewisselaars gemaakt op basis van het onderzoeken en ontwikkelen van warmtepijpen.
Warmtewisselaars kunnen worden ingedeeld in drie typen op basis van hun warmtetransfermethoden: hybride, warmteopslag en partitietype.
Een hybride warmtewisselaar is een warmtewisselaar die warmte uitwisselt door direct contact en het mengen van koude en hete vloeistoffen, ook bekend als een contactwarmtewisselaar. Vanwege de behoefte aan tijdige scheiding na warmteuitwisseling tussen twee vloeistoffen, is dit type warmtewisselaar geschikt voor warmte -uitwisseling tussen gas en vloeibare vloeistoffen. In de koeltorens die worden gebruikt in chemische planten en energiecentrales wordt bijvoorbeeld warm water van boven naar beneden gespoten, terwijl koude lucht van onder naar boven wordt gezogen. Op het oppervlak van de waterfilm of druppeltjes en waterdruppeltjes van het vulmateriaal komen heet water en koude lucht met elkaar in contact voor warmte -uitwisseling. Heet water wordt gekoeld en koude lucht wordt verwarmd en vervolgens wordt tijdige scheiding bereikt door het dichtheidsverschil tussen de twee vloeistoffen zelf.
Regeneratieve warmtewisselaar is een warmtewisselaar die een afwisselende stroom van koude en hete vloeistoffen gebruikt door het oppervlak van de warmteopslaglichaam (verpakking) in de warmteopslagkamer om warmte uit te wisselen, zoals de warmteopslagkamer onder de cola -oven voor het voorverwarrende lucht. Dit type warmtewisselaar wordt voornamelijk gebruikt voor het herstellen en gebruiken van de warmte van uitlaatgas met hoge temperatuur. Vergelijkbare apparatuur die is ontworpen voor het herstellen van koelcapaciteit wordt een koelopslagapparaat genoemd, dat vaak wordt gebruikt in luchtscheidingseenheden.
Een warmtewisselaar van een wandtype is een type warmtewisselaar waarin de koude en hete vloeistoffen worden gescheiden door vaste wanden en warmte wordt uitgewisseld door de wanden. Daarom staat het ook bekend als een oppervlaktewarmtewisselaar en dit type warmtewisselaar wordt veel gebruikt.
Interwandwarmtewisselaars kunnen worden ingedeeld in buistype, plaattype en andere typen op basis van de structuur van het warmteoverdrachtoppervlak. Buiswarmtewisselaars gebruiken het oppervlak van de buizen als het warmteoverdrachtoppervlak, inclusief serpentijn warmtewisselaars, warmtewisselaars met jaseted en buiswarmtewisselaars; Plaatoppervlaktewisselaars gebruiken het plaatoppervlak als het warmteoverdrachtsoppervlak, inclusief plaatwarmtewisselaars, spiraalplaatwarmtewisselaars, plaatvinwarmtewisselaars, plaatschaalwarmtewisselaars en paraplu -plaatwarmtewisselaars; Andere soorten warmtewisselaars zijn ontworpen om te voldoen aan bepaalde speciale vereisten, zoals geschraapte oppervlaktewarmtewisselaars, roterende schijfwarmtewisselaars en luchtkoelers.
De relatieve stroomrichting van vloeistof in een warmtewisselaar omvat over het algemeen twee soorten: CO -stroom en tegenstroom. Wanneer stroomafwaarts stroomt, is het temperatuurverschil tussen de twee vloeistoffen bij de inlaat het grootste en neemt geleidelijk af langs het warmteoverdrachtsoppervlak, waardoor het minimumtemperatuurverschil bij de uitlaat wordt bereikt. Wanneer het omgekeerd stroomt, is de temperatuurverschilverdeling tussen de twee vloeistoffen langs het warmteoverdrachtoppervlak relatief uniform. Onder de conditie van constante inlaat- en uitlaattemperaturen van koude en hete vloeistoffen, wanneer er geen faseverandering is in beide vloeistoffen, is het gemiddelde temperatuurverschil tussen de stroomopwaartse en stroomafwaartse het maximum en het minimum.
Onder dezelfde warmteoverdrachtsomstandigheden kan het gebruik van de tegenstroom het gemiddelde temperatuurverschil vergroten en het warmteoverdrachtsgebied van de warmtewisselaar verminderen; Als het warmteoverdrachtsgebied ongewijzigd blijft, kan het gebruik van de tegenstroom het verbruik van verwarmings- of koelvloeistof verminderen. De eerste kan de kosten van apparatuur besparen, terwijl deze laatste de bedrijfskosten kunnen besparen, dus de huidige hitte -uitwisseling moet zoveel mogelijk worden aangenomen bij het gebruik van ontwerp of productie.
Wanneer er een faseverandering is (koken of condensatie) in een of zowel koude als hete vloeistoffen, blijft de temperatuur van de vloeistof zelf ongewijzigd vanwege de afgifte of absorptie van latente verdampingswarmte tijdens de faseverandering. Daarom zijn de inlaat- en uitlaattemperaturen van de vloeistof gelijk en is het temperatuurverschil tussen de twee vloeistoffen onafhankelijk van de stroomrichting van de vloeistof. Naast de twee soorten uiterlijke stroming, namelijk voorwaartse stroom en omgekeerde stroming, zijn er ook richtingen zoals kruisstroom en afbuiging.
Het verminderen van de thermische weerstand in de interwandwarmtewisselaar tijdens de warmteoverdracht is een belangrijk probleem om de warmteoverdrachtscoëfficiënt te verbeteren. De thermische weerstand komt voornamelijk uit de dunne laag vloeistof (genaamd grenslaag genoemd) die zich aan het warmteoverdrachtsoppervlak aan beide zijden van de scheidingswand hield, en de vervuilingslaag gevormd aan beide zijden van de wand tijdens het gebruik van de warmtewisselaar. De thermische weerstand van de metalen wand is relatief klein.
Het verhogen van de stroomsnelheid en verstoring van de vloeistof kan de grenslaag verdunnen, de thermische weerstand verminderen en de warmteoverdrachtscoëfficiënt verbeteren. Het toenemende vloeistofdebiet zal echter het energieverbruik verhogen, dus er moet een redelijke coördinatie worden gemaakt tussen het verminderen van thermische weerstand en energieverbruik tijdens het ontwerp. Om de thermische weerstand van vuil te verminderen, kunnen inspanningen worden geleverd om de vorming van vuil te vertragen en regelmatig het warmteoverdrachtsoppervlak te reinigen.
Over het algemeen zijn warmtewisselaars gemaakt van metaalmaterialen, waaronder koolstofstaal en staal met lage legering meestal worden gebruikt om medium- en lagedrukwarmtewisselaars te produceren; Naast het hoofdzakelijk worden gebruikt voor verschillende omstandigheden van de corrosieweerstand, kan austenitisch roestvrij staal ook worden gebruikt als materiaal dat resistent is tegen hoge en lage temperaturen; Koper, aluminium en hun legeringen worden vaak gebruikt bij de vervaardiging van warmtewisselaars bij lage temperatuur; Nikkellegeringen worden gebruikt onder hoge temperatuuromstandigheden; Naast het maken van pakkingonderdelen zijn sommige niet-metalen materialen gebruikt om corrosiebestendige warmtewisselaars te maken, zoals grafietwarmtewisselaars, fluoroplastische warmtewisselaars en glazen warmtewisselaars.