換熱器是將熱流體的部分熱量傳遞給冷流體的設備，使流體溫度達到工藝流程規定的指標的熱量交換設備，又稱(chēng)熱交換器。日常生活中取暖用的暖氣散熱片、汽輪機裝置中的凝汽器和航天火箭上的油冷卻器等，都是換熱器。在石油、化工、輕工、制藥、能源等工業(yè)生產(chǎn)中，常常用作把低溫流體加熱或者把高溫流體冷卻，把液體汽化成蒸汽或者把蒸汽冷凝成液體。換熱器既可是一種單元設備，如加熱器、冷卻器和凝汽器等，也可是某一工藝設備的組成部分，如氨合成塔內的換熱器。換熱器是化工生產(chǎn)中重要的單元設備，根據統計，熱交換器的噸位約占整個(gè)工藝設備的20%有的甚至高達30%，其重要性可想而知。

換熱器行業(yè)在節能增效、提高傳熱效率、減少傳熱面積、降低壓降、提高裝置熱強度等方面的研究取得了顯著(zhù)成績(jì)?；谑?、化工、電力、冶金、船舶、機械、食品、制藥等行業(yè)對換熱器穩定的需求增長(cháng)，我國換熱器行業(yè)在未來(lái)一段時(shí)期內將保持穩定增長(cháng)。換熱器的發(fā)展趨勢有大型化和微型化兩大發(fā)展趨勢。下面請跟隨筆者來(lái)看一下比較“特別”的換熱器。

中國最早的換熱器是什么時(shí)候誕生的呢？沒(méi)錯，最早的換熱器是伴隨著(zhù)蒸餾酒而產(chǎn)生的。釀酒起源較早，最新的考古發(fā)現表明，生活在公元前7000多年新石器時(shí)代的中國人老祖先們已經(jīng)開(kāi)始發(fā)酵釀酒了，發(fā)酵釀酒地點(diǎn)在河南省舞陽(yáng)縣北舞渡鎮賈湖村。但那時(shí)候的釀酒使用酒曲發(fā)酵，酒精度較低，酒精度最高一般為20%左右。為了提高酒精度，這就產(chǎn)生了蒸餾酒，蒸餾酒產(chǎn)生就要晚得多了，大概產(chǎn)生于元代。那時(shí)候蒸餾也挺簡(jiǎn)單，在基座上架著(zhù)巨大的鍋，大鍋分上下兩層，下面的鍋里裝酒母，上面的鍋里裝冷水，基座上柴火旺盛，蒸煮酒母，含有酒精的氣體被上面的冷水冷卻，凝成液體，從管道流出，這就是蒸餾酒。上層鍋大概就是最早使用的換熱器了，堪稱(chēng)換熱器的“鼻祖”，不過(guò)用現代的觀(guān)點(diǎn)來(lái)看這種換熱器換熱效率太低，浪費大量能源?，F代的蒸餾酒行業(yè)，早已鳥(niǎo)槍換炮，大量使用高效的板式換熱器了。

板式換熱器是由一系列具有一定波紋形狀的金屬片疊裝而成的一種新型高效換熱器。各種板片之間形成薄矩形通道，通過(guò)板片進(jìn)行熱量交換。板式換熱器是液—液、液—汽進(jìn)行熱交換的理想設備。它具有換熱效率高、熱損失小、結構緊湊輕巧、占地面積小、安裝清洗方便、應用廣泛、使用壽命長(cháng)等特點(diǎn)。在相同壓力損失情況下，其傳熱系數比管式換熱器高3-5倍，占地面積為管式換熱器的三分之一，熱回收率可高達90%以上。

阿法拉伐P-53浮式生產(chǎn)儲油卸油船上使用了八套T-50型板式換熱器，用來(lái)回收將石油從水分和氣體混合液中分離出來(lái)所使用的熱量。每臺換熱器的重量為30噸，有倫敦巴士那么高。阿法拉伐T-50型換熱器是世界上最大的此類(lèi)產(chǎn)品之一，因此常常被稱(chēng)為“來(lái)自隆德的巨人”。

板殼式換熱器是以板管作為傳熱元件的換熱器，又稱(chēng)薄片換熱器。它主要由板管束和殼體兩部分組成。板殼式換熱器是介于管殼式換熱器和板式換熱器之間的一種結構形式，它兼顧了二者的優(yōu)點(diǎn):

①以板為傳熱面,傳熱效能好。傳熱系數約為管殼式換熱器的2倍。

②結構緊湊，體積小。

③耐溫、抗壓，最高工作溫度可達800℃,最高工作壓力達6.3兆帕。

④扁平流道中流體高速流動(dòng)，且板面平滑，不易結垢，板束可拆出，清洗也方便。

但這種換熱器制造工藝較管殼式換熱器復雜,焊接量大且要求高,因而它的推廣應用受到一定限制。板殼式換熱器用于化工、造紙、制藥和食品等工業(yè)部門(mén)。

國機集團所屬蘭州石油機械研究所自主研發(fā)的、中國目前最大換熱面積的板殼式換熱器，換熱面積接近9000平方米，該換熱器直徑3.5米，總長(cháng)19.3米，板束寬度達到2米，總重230噸。該產(chǎn)品將應用于中國最大的煉油化工一體化項目--福建煉油乙烯一體化合資項目。該項目由中國石化福建煉化、沙特阿拉伯阿美海外公司和?？松梨冢ㄖ袊┦突す救酵顿Y興建的，總投資額約49.6億美元。

大型管殼式換熱器廣泛應用于石油、化工、鋼鐵等工業(yè)領(lǐng)域。由于工藝要求高，制造難度大，目前世界上僅有少數幾個(gè)國家能夠成功研制。

世界上最大的管殼式換熱器誕生在哪里呢？這臺世界上最大的管殼式換熱器就是鎮海煉化100萬(wàn)噸/年乙烯工程中關(guān)鍵設備-循環(huán)氣冷卻器E-6111。該設備殼程長(cháng)度20000mm，殼程筒體內徑4000mm，管束6283根，管束長(cháng)度20003mm，設備總長(cháng)度43725mm，換熱面積12325m2,設備重量370噸，堪稱(chēng)管殼換熱器中的“大哥大”。

近年來(lái)，中國一重進(jìn)行了上百次試驗，攻克了雙等級換熱管束的焊接和脹接、組裝焊接次序、局部熱處理等高難技術(shù)，最終形成了一整套設計、工藝方案，為順利完成制造這臺世界上最大的換熱器提供了技術(shù)支持。

中國一重是中國最大的以生產(chǎn)軋鋼、冶金、鍛壓、電站、石化等重型設備為主體的大型機械裝備制造企業(yè)，中國第一臺萬(wàn)噸水壓機就誕生在這里。該換熱器的研制成功再次印證了中國裝備制造業(yè)的實(shí)力，大大提高了我國石化裝備制造業(yè)的創(chuàng )新能力，代表了世界石化裝備的最高水平，從而推進(jìn)了我國100萬(wàn)噸/年乙烯成套裝備國產(chǎn)化的進(jìn)程。

纏繞管式換熱器（Spiral Wounded Heat Exchanger）相對于普通的列管式換熱器具有不可比擬的優(yōu)勢，適用溫度范圍廣、適應熱沖擊、熱應力自身消除、緊湊度高，由于自身的特殊構造，使得流場(chǎng)充分發(fā)展，不存在流動(dòng)死區，尤其特別的，通過(guò)設置多股管程（殼程單股），能夠在一臺設備內滿(mǎn)足多股流體的同時(shí)換熱。

繞管式換熱器通過(guò)在管壁外側螺旋纏繞的換熱管，對管內化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行熱交換。繞管式換熱器換熱效率高、能耗少、占地小，但繞制工藝復雜，對換熱管的對接質(zhì)量要求極高。

洛陽(yáng)隆惠石化工程有限公司自主設計制造的國內最長(cháng)繞管式換熱器18-E-01，成功在中國石化洛陽(yáng)分公司芳烴異構化裝置安裝投用。此次隆惠石化研制的洛陽(yáng)石化芳烴異構化裝置進(jìn)料換熱器18-E-01，直徑2.2米、長(cháng)23米、總重量132噸，整體采用S30408不銹鋼制造。作為國內目前最長(cháng)的繞管式換熱器，其換熱面積、熱效率、節能效果在國內領(lǐng)先。

說(shuō)完了最大的換熱器，世界上最小的換熱器又應用在哪呢？它就是微型微通道換熱器，這種換熱器通道當量直徑在10-1000μm。這種換熱器的扁平管內有數十條細微流道,在扁平管的兩端與圓形集管相聯(lián)。集管內設置隔板,將換熱器流道分隔成數個(gè)流程。

微通道（微通道換熱器）的工程背景來(lái)源于上個(gè)世紀80年代高密度電子器件的冷卻和90年代出現的微電子機械系統的傳熱問(wèn)題。1981年,Tuckerman和Pease提出了微通道散熱器的概念。1985年,Swife,Migliori和Wheatley研制出了用于兩流體熱交換的微通道換熱器。隨著(zhù)微制造技術(shù)的發(fā)展,人們已經(jīng)能夠制造水力學(xué)直徑10~1000μm通道所構成的微尺寸換熱器。2001年,Jiang等提出了微熱管冷卻系統的概念,該微冷卻系統實(shí)際上是一個(gè)微散熱系統,由電子動(dòng)力泵、微冷凝器、微熱管組成。如果用微壓縮冷凝系統替代微冷凝器,可實(shí)現主動(dòng)冷卻,支持高密度熱量電子器件的高速運行。隨著(zhù)微加工技術(shù)的提高,目前可以加工出流道深度范圍為幾微米至幾百微米的高效微型換熱器。

換熱器是一個(gè)極其龐大的家族，以上幾種“特別”的換熱器也只是換熱器龐大家族的一小塊分支，筆者相信隨著(zhù)換熱器在工業(yè)上的應用越來(lái)越廣泛，換熱器的設計、制造、加工技術(shù)的不斷發(fā)展，上述換熱器的記錄也會(huì )不斷被打破。