热交换器的结构设计是能源工程师每天都在谈论的话题。而设计工程师所要面对的一个共同问题是：污垢，即积留在热交换器管道内、阻碍热交换的“外来物”。怎样才能把污垢问题的影响减少到最低程度呢?
热交换器的合理的设计与正确的安装，使它能将一定的热量从一种液体介质传递到另一种液体介质中。但是，非常遗憾，这种热传导不能保持恒定不变：没有一种介质是纯的，许多已经无法再结晶了，积留的污垢污染了热交换设备的内表面，严重的阻碍了热能的传递。为了清除这些积留的污物，必须定期的关停热交换装置。面临的问题是：怎样才能使污垢减少到最低程度。
利用湍流减少污垢沉积
在管式连接的热交换器中，利用内置式金属丝清理装置可以简便、高效、低成本的减少或防止污垢在管道内部的沉积。据GEA Renzmann & Grünewald公司的报道。这种内置式金属丝清理装置可以是螺旋形的金属丝，视管道清理的需要，它可以发挥出不同的金属强度性能。在清理管内污垢时，它巧妙的利用了被输送介质的流动能量。这种主动式内置清理系统在层状流动介质的热交换输送管道内还有一个重要的特点是：金属丝在管道内部的运动还明显的促进了热交换器的热交换能力，据生产厂家称，可提高效率达45％。
可分批清理的板式热交换器
在板式热交换器中也可以采用电抛光除垢方法。在电抛光时，可从金属表面去除薄薄的一层金属。去除金属层的厚薄能够准确的控制，一般来讲，每层厚度为5～50μm，据AKK公司称：在不锈钢的热交换器中，每次去除的金属层厚度为25μm。这种除垢方法的优点是：金属表面的电化学抛光可减少积留物的形成，提高耐腐蚀性能，延长不锈钢板的使用寿命。由于利用被传送介质进行除垢清理，同时还可以提高板式热交换器的流量流速。
当传统的板式热交换器达到其使用寿命时，则GEA Ecoflex公司自由流通式板式热交换器是其“老前辈”的理想换代产品。自由流通式板式热交换器的最大特点是：在各个热交换板之间有很大的流通截面积，各热交换板有粗壮的波浪形状。各个热交换板之间的间距，可通过选择不同型号的热交换板进行调节。自由流通式板式热交换装置适用于含有固体颗粒的、或者含有结晶体的液体介质，以及含有纸浆的或者类似的粘稠介质。它可保证不产生堵塞。据生产厂家称，板式热交换器的效率大大高于其他类型的热交换装置。
Alfa Laval研制生产了一种 Alfa Cond 系列的板式热交换器，它的特点适合于蒸发器和蒸馏系统中的低压蒸汽冷凝时的热交换。由于该设备的热交换性能非常好，它的体积制造的也非常紧凑，可在低压冷凝热交换设备的购置中节省不少资金。与管式冷凝器相比，由于通道内湍流的速度较高，水腔中的水垢积留明显减少，由于采用了逆向流通的原理，还可以很好的对无法冷凝的气体进行冷却。
聚合塑料的应用
一般塑料的导热性能都很差，其导热系数大约为钢材的七分之一。但是，考虑到塑料有着抵抗物质沉积的自洁性能，它可以减少污垢的聚积和结壳，还是原意采用塑料材料，特别是塑料有着很好的抵抗腐蚀介质的性能，这一点也是人们选择塑料材料时的主要理由。
Polytetra 公司生产的热交换器采用的是聚合物塑料，例如聚四氟乙烯PITE，PFA，聚氯三氟乙烯PCTFE以及聚偏2氟乙烯PVDF。其产品品种齐全，小到实验室使用的仅0.1m2的散热面积的热交换器，大到散热面积100 m2的巨型散热设备应有尽有。该公司也生产特种热交换器，例如，SiC管式热交换器。这是一种利用碳化硅为材料制造的热交换器，有着很好的热交换性能和耐各种化学腐蚀的能力，利用这种碳化硅材料制造的热交换器还有一个非常重要的特点：在高温下以及在大温差下有着极好的耐压性能。
这样或者那样
SGL Carbon 设备制造公司Graphit生产的块式热交换器，以其灵活的使用性能引起了人们的极大的兴趣，它适合于在腐蚀介质中进行热交换，其最重要的特点是：
* 集成的形式，模块式的结构。
* 视具体品种类型，可从两侧输入。
* 在小流量时也有很高的热效率。
* 易于维护保养（易于清理，可整块更换）。
由Mo- Stahl 地区 Swep公司生产的集成式热交换器有着很高的耐腐蚀性能，可抵抗蚀孔蚀缝的产生；可以有效的抵抗氯化物的应力裂缝腐蚀。生产厂在采用的钎焊技术可以有效的防止材料内部的晶间腐蚀，利用 Mo- Stahl 地区 Swep公司的集成式热交换器，您可以在腐蚀介质中放心的使用热交换装置了，该系列热交换器典型的使用范围是那些与氯化物打交道的化工设备。
管道的机械清理
J & W公司是 Conco Systems公司的子公司，是美国著名的热交换器管道清理股份服务公司，他所使用的清洁设备适用于所有风冷式热交换装置。他们所采用的是一种利用高压水（21巴）高速（ 3～6m/ s）冲洗的机械式清理方法。为了清除结块干固后的沉积物，该公司研制开发了一种超声波清理装置。利用振动的空气波打碎干固的沉积物。击碎后生成的飞扬物粉尘被吸尘器吸走，送入热焚烧设备中烧毁。
本文作者系PROCESS德文版特约撰稿人
2/10/2006
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