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现代制造业中采用大型自动化进行控制，以及可重复、精确再现生产步骤，并且替代了过去各自直接的换热，不同介质之间间接加热、冷却的工序。取而代之的是在热处理工艺过程中采用换热器设备，这一工艺概念在近25年，已被西方国家广泛认可。
本文将介绍换热设备的基本结构，通过与传统加热系统对比以及一些工业应用的实例，来说明换热设备的长处和不足。
热处理设备的基本设计思想
通常，传统换热系统是通过对热量消耗进行换热（例如：反应堆，塑料生产中的挤压机），直接利用气体的燃烧或采用电加热原理。此外，如果一条能量供应线不能提供足够的能量，还需要建立第二条供应线路。
另一方面，在中间环节，热处理设备可使热源、耗热物质进行间接换热、冷却（如图 1）。 （图片） 与直接换热、冷却系统相比，换热设备最大优点是：
■ 避免不可控的温度峰值所引起的局部过热。
■ 在耗热体中可实现温度精确再现。
■ 热油的温度范围从-40~450℃，所以只需一条传热线路。不需要像混流这样昂贵的线路（在传统换热中，从换热到冷却的转换中这样的设备不可缺少）。
■ 热源可设在中心区域（非危险地带），热量通过管线供应给用户。
■ 与蒸汽加热系统不同，在热处理设备的工作环境下，油温处于350°C以上，所以其实际工作压力较低。如图2所示：水（水蒸汽）、热油随工作温度变化所需系统压力曲线图。
■ 热处理设备可以在无监控条件下运行。
■ 直接换热的效率通常很低并需要高额的维修费用。
■ 由于热油的非腐蚀性，管线和容器均可采用常规碳钢，大大增加了设备的使用寿命和应用范围。
热油的动力性质虽然只有水的一半优点，但上述的诸多优点促使热处理设备广泛应用于当今实际工业制造过程中。
图1是典型热处理设备的基本结构示意图。其中主要组件：
（1） 循环泵：通过热循环线路将热油传输给用户。
（2） 加热器：对热油采用直接换热的方式。
（3） 扩展室：容纳加热过程中由于密度变小带来的体积膨胀的热油蒸汽（体积上升30％）。
（4） 冷却控制电机：冷却中的关键。
（5） 流入液体温度控制室，泵启动器及其他转换、控制设备（如换热器加热、冷却的控制设备）。
（6） 加热器流动管线的温控系统TZA＋。
（7） 体积流量控制系统FIZA－：确保足够流体流经加热器。
（8） 液位控制系统LZA－：应用于扩充容器。
此套换热设备经过TUV、PTB等专业技术测试，符合德国换热器标准（DIN4754），值得用户的信赖。安全方面：本套设备采用电子化连接，更加安全的控制线路，锁存加热系统以防控制线路一触即发。
换热设备线路及变量设置
带有循环泵的初级换热线路，其功能是使流体流入换热器。与之相连的是两个二级控制线路，可完全由用户控温。这种综合冷却控制系统（热油/水换热器），可在其中一条二级线路向用户传递能量的运行过程中，再打开另一条二级控制线路从用户处提取能量，这已经成为了现实。
假如这种HKT设备应用于化工、制药工业，当换热设备中的三个初级线路处于不同的温度层相连的二级控制线路将进行能量供应，对于每一个HKT设备的用户都会适应其独立温控系统。
与采用冷凝油的用户连接的换热设备。初级线路组成一条强制流入换热器的线路，流体通过截流阀流入被称作“闪桶”的容器，等待蒸发。在油蒸汽线路中物质和能量的换热仅仅依靠自然对流。蒸汽流动到用户端需要冷却的换热物质表面时立即冷凝。经过抽取，冷凝油被吸回“闪桶”。
此套设备的设计观念之优点可从用户（理论）等温加热线中看到，基于此，它被广泛用于同温下（如塑料工业）。同时，换热器在冷凝方面的进展不同于强制转换方面。如果用户采用压缩蒸汽进行加热，并希望冷凝物自由扩散、阻止气垫阻塞换热表面从而只有形成统一的换热系统。
加之，热油有相对低的蒸发焓值（同温下，只有水蒸汽的1/5）和低密度。所以这一换热系统在今天广泛应用。
换热设备热源被设计为被精确控制的流通热源，并可以防止不可承受的过热换热油的流入。
设备的安装要依据加热器的输出量并同时兼顾经济因素，以及电加热的燃料、直接燃烧加热利用率。因此，热处理设备的结构要依据加热工艺的要求。
12/8/2004
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