壁挂炉换热器维修(壁挂炉换热器坏了怎么办)

壁挂炉换热器维修(壁挂炉换热器坏了怎么办)

前沿拓展：

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一、概述

如今节能减排是能源利用的发展趋势。中国的燃气采暖技术已步入冷凝时代，尤以壁挂炉的改变较为显著。理论上天然气的汽化潜热与燃气低热值（显热）的比值在10%～13%，利用冷凝换热，可使得总热效率超过100%，以节省燃气。本文对几种常见的壁挂炉用冷凝换热结构做梳理。

燃气热水炉的热量传导过程为：燃气的化学能通过与空气中氧气反应，产生高温的火焰（辐射）和高温的烟气（内能）。火焰本身具有辐射传递热能的作用，将一部分化学能辐射到换热器表面（转化为采暖水的内能）；高温烟气在与换热器表面接触时，将热量通过热传导的方式传递给采暖水（温差传导的内能）。而冷凝换热是利用高温烟气中的汽化潜热（相变释放的内能），需要在换热的过程中将烟温降低到烟气的饱和温度以下才可利用。这就需要换热器有能力将烟气温度及时降低。

二、冷凝结构形式与方式分析

把壁挂炉用的换热器看作管壳式换热器，管程强制循环采暖水，壳程通过高温烟气。与管壳式换热器相同的是，壁挂炉的两种换热介质并不接触，通过隔在中间的金属壁进行热传递。利用光管、鳍片管、翅片管的换热器，比较易于理解管与壳的关系，管程走水，壳程走烟，壳包裹着管；铸造式换热器有些不同，高温烟气在内部空腔通过，壳程走水，管程走烟，或者看作“管”包裹着“壳”。这种类管壳结构，具有湍流换热、传热系数较高、结构紧凑、体积小的共同特点。在工业中，使用含水蒸气介质的管壳式换热器，为提高换热效率，一般都涉及到冷凝换热作用。可以通过以下几种途径，实现冷凝换热。

1、增大换热面积

在有限的时间内（燃烧生成高温烟气到烟气排出换热器这段时间），足够的换热面积可充分使烟气与换热器表面接触，烟气体积一定，表面积越大，烟气空腔距离越薄，越有利于烟气的热量传递到换热器。若烟气空腔距离很大，有限时间内空腔中间的气体尚未与换热器表面接触就被排出换热器，势必会造成热量的损失，其表现为排烟温度高。当排烟温度高于理论烟气水蒸气的饱和温度时，烟气就不会在换热器内冷凝，无法利用冷凝释放的内能。

常见的壁挂炉用换热器增大换热面积的方法有：

1）表面突出式，典型代表为铸造式换热器。其中间空腔有许多金属圆柱，这些圆柱体的作用之一就是加大换热面积。

2）鳍片式，换热管在鳍片中间往复穿梭，多为矩形管。鳍片表面积增加了换热器的换热面积，鳍片的间隙将烟气切分开，空腔距离与鳍片间距正相关。

3）翅片式，翅片盘绕在换热管外，增大了换热面积，翅片的间隙将烟气切分开，使烟气分成多股流动，缩小烟气空腔距离。

4）附加式，在主换热器外附加一个小换热器，位于烟道的末端。类似于大型锅炉的省煤器，在烟道尾部受热面盘绕低温水管和进气管，以预热锅炉水和空气提高热效率。附加换热器理论上适用于各种主换热器，但受限于设备的结构布局，或需要改变烟道。

2、烟气湍流

流体有序的低速流动呈层流状态，层流流体存在温度梯度，依靠热传导和速度边界层的摩擦作用传热，热量传递速度慢。随着流速增加速度边界层出现波动甚至被打破，会出现小的旋流，流体进入湍流状态。湍流流体的热传递作用以对流为主，并伴随着热传导。其热传递速度快，热量分布均匀。因此湍流对换热可起到积极作用，湍流作用强，换热速度快，烟气温度下降快，能较早地发生冷凝换热作用。

壁挂炉中常见的换热器对于烟气流动的影响各有特点，如下所示：

1）光管式换热器，依靠管与管之间狭小缝隙，加快烟气流动速度达到湍流作用，但流动空间有限。

2）铸造式换热器，其内部突出的圆柱对于烟气有扰动作用，迫使烟气湍流，但圆柱与圆柱之间距离较远，湍流效果有限。

3）鳍片式换热器，烟气进入换热器时，鳍片对烟气有一定扰动作用，但作用不持续。

4）翅片式换热器，烟气在翅片之间流动，每次经过翅片边缘都会受到翅片的扰动，湍流效果较为明显，且翅片间隙越小，越有利于换热。

5）螺旋翅片式换热器，翅片螺旋盘绕在换热管外，对烟气流动具有导向作用，烟气时刻都在改变速度方向，又兼具翅片式的扰动特点，其对烟气的湍流效果最好。

3、管程与壳程

管程与壳程是管壳式换热器用来描述工质流动形式的术语。管程越多，管内工质在换热器中往返的次数越多；壳程越多，壳内工质冲刷换热管的次数越多。管程表现的是换热要分层次，壳程的意义更在于延长工质通过换热器的时间。通过对管程和壳程的设计，可以将换热区域分为主换热区和冷凝换热区。

壁挂炉用换热器的管程与壳程分析如下：

1）光管式换热器，结构为单圈多层盘管，贴近换热器外壳，高温烟气从中间向四周流动，通过折流板再汇集到中心流出。该形式属于单管程、双壳程。折流板两侧可看作主换热区和冷凝换热区，燃烧室一侧为主换热区。此设计对烟气的导流作用有限，需要折流板与壳体密封良好，否则第二壳程换热效果不好。

2）铸造式换热器，仅从流动形式上，笔者认为其结构是单管程、单壳程结构。如其内部有折流板的结构，水在其中来回穿梭，则是多壳程结构。

3）鳍片式换热器，该换热器结构相对明了，烟气一个方向通过，单壳程结构。换热管在鳍片中间往复穿梭，多管程结构。

4）翅片式换热器，若与光管式结构相同（单圈多层盘管+折流板），就是单管程、双壳程的结构。若与鳍片式换热器结构类似，即用翅片管代替鳍片管，就是多管程、单壳程结构。

5）螺旋翅片管式换热器，一根翅片管螺旋盘绕两圈就是双管程结构，外圈是冷凝换热区，内圈是主换热区。螺旋盘绕的翅片限制烟气按照螺旋方向紧贴换热管外壁流动，部分从空隙中溢出的气体进入临近的翅片缝隙中继续螺旋流动，延长烟气与换热器表面接触的时间，可看作是多壳程流动。这种换热分区（双管程）烟气与换热器表面接触时间长（多壳程）的换热结构，有利于提高热效率，易于冷凝换热的发生。

三、总结

通过以上三种方法，可以实现利用烟气中水蒸气的汽化潜热，提高热效率，节省燃气。不同的换热器又有着不同的特点，根据以上分析，做如下总结：

1、原光管式换热器，可通过加长换热管与折流板分区，或改变烟道附加尾部换热器的方法来增大换热面积、换热分层次，达到冷凝换热的效果。

2、原铸造式换热器，要实现冷凝换热，改变烟道附加尾部换热器是较理想的方式。

3、原鳍片式换热器（翅片列管式换热器），可重新布置管程，分层次换热，或改变烟道附加尾部换热器的方法，达到冷凝换热的效果。

4、螺旋翅片管式换热器，无需改变结构与形式，其设计出发点即已考虑冷凝换热。

因而，螺旋翅片管式换热器是壁挂炉用最适宜冷凝换热的换热器，其换热面积大、烟气湍流程度高、双管程多壳程有利于换热，且热效率高，节省燃气。

主编点评

本文就燃气采暖热水炉的冷凝换热做了一个比较通俗的分析，讲管壳式换热引入热交换器的分析当中，有一定新意。冷凝换热不外乎换热面积，露点温度，烟气和水流紊流等。本文只是介绍了冷凝换热器的换热冷凝方式和几种结构，对于厂家的冷凝换热器的选择有一定借鉴作用。冷凝炉本身还不仅仅是换热器，还需要对过量空气系数和CO等作出精妙的控制，才能达到最终冷凝效果。冷凝方式和结构各种多样，百花齐放，总有一款适合各个厂家。

拓展知识：