現(xiàn)代制造業(yè)中采用大型自動(dòng)化進(jìn)行控制，以及可重復(fù)、精確再現(xiàn)生產(chǎn)步驟，并且替代了過去各自直接的換熱，不同介質(zhì)之間間接加熱、冷卻的工序。取而代之的是在熱處理工藝過程中采用換熱器設(shè)備，這一工藝概念在近25年，已被西方國家廣泛認(rèn)可。
本文將介紹換熱設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)，通過與傳統(tǒng)加熱系統(tǒng)對比以及一些工業(yè)應(yīng)用的實(shí)例，來說明換熱設(shè)備的長處和不足。
熱處理設(shè)備的基本設(shè)計(jì)思想
傳統(tǒng)換熱系統(tǒng)是通過高溫電爐對熱量消耗進(jìn)行換熱（例如：反應(yīng)堆，塑料生產(chǎn)中的擠壓機(jī)），直接利用氣體的燃燒或采用電加熱原理。此外，如果一條能量供應(yīng)線不能提供足夠的能量，還需要建立第二條供應(yīng)線路。
在中間環(huán)節(jié)，熱處理設(shè)備可使熱源、耗熱物質(zhì)進(jìn)行間接換熱、冷卻（如圖 1）。
熱油的動(dòng)力性質(zhì)雖然只有水的一半優(yōu)點(diǎn)，但上述的諸多優(yōu)點(diǎn)促使熱處理設(shè)備廣泛應(yīng)用于當(dāng)今實(shí)際工業(yè)制造過程中。
與直接換熱、冷卻系統(tǒng)相比，換熱設(shè)備最大優(yōu)點(diǎn)是：
■ 避免不可控的溫度峰值所引起的局部過熱。
■ 在耗熱體中可實(shí)現(xiàn)溫度精確再現(xiàn)。
■ 管式爐熱油的溫度范圍從-40~450℃，所以只需一條傳熱線路。不需要像混流這樣昂貴的線路（在傳統(tǒng)換熱中，從換熱到冷卻的轉(zhuǎn)換中這樣的設(shè)備不可缺少）。
■ 熱源可設(shè)在中心實(shí)驗(yàn)電爐區(qū)域（非危險(xiǎn)地帶），熱量通過管線供應(yīng)給用戶。
■ 與蒸汽加熱系統(tǒng)不同，在熱處理設(shè)備的工作環(huán)境下，油溫處于350°C以上，所以其實(shí)際工作壓力較低。如圖2所示：水（水蒸汽）、熱油隨工作溫度變化所需系統(tǒng)壓力曲線圖。
■ 熱處理設(shè)備可以在無監(jiān)控條件下運(yùn)行。
■ 直接換熱的效率通常很低并需要高額的維修費(fèi)用。
■ 由于熱油的非腐蝕性，管線和容器均可采用常規(guī)碳鋼，大大增加了設(shè)備的使用壽命和應(yīng)用范圍。
圖1是典型熱處理設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)示意圖。其中主要組件：
（1） 循環(huán)泵：通過熱循環(huán)線路將熱油傳輸給用戶。
（2） 加熱器：對熱油采用直接換熱的方式。
（3） 擴(kuò)展室：容納加熱過程中由于密度變小帶來的體積膨脹的熱油蒸汽（體積上升30％）。
（4） 冷卻控制電機(jī)：冷卻中的關(guān)鍵。
（5） 流入液體溫度控制室，泵啟動(dòng)器及其他轉(zhuǎn)換、控制設(shè)備（如換熱器加熱、冷卻的控制設(shè)備）。
（6） 加熱器流動(dòng)管線的溫控系統(tǒng)TZA＋。
（7） 體積流量控制系統(tǒng)FIZA－：確保足夠流體流經(jīng)加熱器。
（8） 液位控制系統(tǒng)LZA－：應(yīng)用于擴(kuò)充容器。
此套換熱設(shè)備經(jīng)過TUV、PTB等真空爐專業(yè)技術(shù)測試，符合德國換熱器標(biāo)準(zhǔn)（DIN4754），值得用戶的信賴。安全方面：本套設(shè)備采用電子化連接，更加安全的控制線路，鎖存加熱系統(tǒng)以防控制線路一觸即發(fā)。
與采用冷凝油的用戶連接的換熱設(shè)備。初級線路組成一條強(qiáng)制流入換熱器的線路，流體通過截流閥流入被稱作“閃桶”的容器，等待蒸發(fā)。在油蒸汽線路中物質(zhì)和能量的換熱僅僅依靠自然對流。蒸汽流動(dòng)到用戶端需要冷卻的換熱物質(zhì)表面時(shí)立即冷凝。經(jīng)過抽取，冷凝油被吸回“閃桶”。
該設(shè)備的設(shè)計(jì)觀念之優(yōu)點(diǎn)可從用戶（理論）等溫加熱線中看到，基于此，它被廣泛用于同溫下（如塑料工業(yè)）。同時(shí)，換熱器在冷凝方面的進(jìn)展箱式爐不同于強(qiáng)制轉(zhuǎn)換方面。如果用戶采用壓縮蒸汽進(jìn)行加熱，并希望冷凝物自由擴(kuò)散、阻止氣墊阻塞換熱表面從而只有形成統(tǒng)一的換熱系統(tǒng)。
加之，熱油有相對低的蒸發(fā)焓值（同溫下，只有水蒸汽的1/5）和低密度。所以這一換熱系統(tǒng)在今天廣泛應(yīng)用。
換熱設(shè)備熱源被設(shè)計(jì)為被精確控制的流通熱源，并可以防止不可承受的過熱換熱油的流入。
設(shè)備的安裝要依據(jù)加熱器的輸出量并同時(shí)兼顧經(jīng)濟(jì)因素，以及電加熱的燃料、直接燃燒加熱利用率。因此，熱處理設(shè)備的結(jié)構(gòu)要依據(jù)加熱工藝的要求。
換熱設(shè)備線路及變量設(shè)置
帶有循環(huán)泵的初級換熱線路，其功能是使流體流入換熱器。與之相連的是兩個(gè)二級控制線路，可完全由用戶控溫。這種綜合冷卻控制系統(tǒng)（熱油/水換熱器），箱式電爐可在其中一條二級線路向用戶傳遞能量的運(yùn)行過程中，再打開另一條二級控制線路從用戶處提取能量，這已經(jīng)成為了現(xiàn)實(shí)。
假如這種HKT設(shè)備應(yīng)用于化工、制藥工業(yè)，當(dāng)換熱設(shè)備中的三個(gè)初級線路處于不同的溫度層相連的二級控制線路將進(jìn)行能量供應(yīng)，對于每一個(gè)HKT設(shè)備的用戶都會(huì)適應(yīng)其獨(dú)立溫控系統(tǒng)。
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