熱交換器是一種用於在不同溫度下在兩個或多個流體之間，或在固體表面和流體之間，或在固體顆粒和流體之間傳輸熱能（焓）的裝置，通常在熱接觸的情況下進行，通常不需要外部熱和功率交互作用。熱交換器廣泛應用於空間加熱、制冷、空調、發電站、化工廠、石化廠、石油精煉廠、天然氣加工和污水處理等領域。

熱交換器的種類包括：

殼管式熱交換器

殼管式熱交換器由一系列內部含有需要被加熱或冷卻的流體的管子組成。另一種流體流過這些被加熱或冷卻的管子，以提供所需的熱量或吸收所需的熱量。這種類型的熱交換器通常用於高壓應用（壓力大於30巴，溫度大於260攝氏度）。

板式熱交換器

板式熱交換器由許多薄而稍微分開的板組成，這些板的表面積非常大，並且有著小的流體通道，用於進行熱交換。在HVAC應用中，這種類型的大型熱交換器被稱為板框式熱交換器。

板式和殼管式熱交換器

這是一種結合了板式熱交換器和殼和管熱交換器技術的熱交換器。它具有高熱傳遞效率、高壓力、高操作溫度、小尺寸、低積垢和接近溫差。它不使用墊片，這提供了在高壓力和高溫下的防漏安全性。

絕熱轉輪式熱交換器

這種類型的熱交換器使用中間流體或固體儲存器來保存熱量，然後將其移動到熱交換器的另一側以釋放熱量。

板翅式熱交換器

這種類型的熱交換器使用含有翅片的“夾層”通道來增加裝置的效果。這種類型的熱交換器通常由鋁合金製成，具有高熱傳遞效率，主要用於低溫服務，如天然氣、氦氣和氧氣液化廠、空氣分離廠以及汽車和飛機發動機等運輸行業。

枕式板式熱交換器

枕式板式熱交換器通常用於大型不銹鋼儲槽中的牛奶冷卻，幾乎整個儲槽的表面積都可以與這種熱交換器集成在一起，不會出現在儲槽外部焊接的管道之間會出現的間隙。這種熱交換器的相對平坦表面便於清潔，特別適用於無菌應用。

微通道熱交換器

微通道熱交換器是多通道並行流熱交換器，由入口和出口的集流器、內徑小於1毫米的多孔管道和翅片組成。這種熱交換器具有高熱傳比、低冷媒負荷、小尺寸和低風側壓降等特點，廣泛應用於汽車工業，如汽車散熱器，以及HVAC工業中的冷凝器、蒸發器和冷卻/加熱線圈。

HVAC和制冷

熱交換器在制冷和HVAC中得到廣泛應用，這種類型的熱交換器通常被稱為空氣盤管，由於它們內部的管道通常是蛇形的，或者在制冷的情況下被稱為冷凝器。這些熱交換器通常是帶有翅片的管式。

自清潔

螺旋熱交換器通常用於加熱含有固體的流體，因此容易積垢。由於低壓降，螺旋熱交換器能夠更容易處理積垢問題。螺旋熱交換器使用“自清潔”機制，即積垢表面導致局部流體速度增加，從而增加積垢表面的流體阻力，幫助清除阻塞物，保持熱交換器清潔。

熱交換器積垢速率由粒子沉積速率減去再沉積/抑制速率來確定。這個模型最早是由Kern和Seaton於1959年提出的。

原油交換器積垢。在商業原油精煉中，原油在進入蒸餾柱之前需要從21攝氏度（70華氏度）加熱到343攝氏度（649華氏度）。

冷卻水積垢。冷卻水系統容易積垢。冷卻水通常含有高濃度的總溶解固體和懸浮的膠體固體。由於管壁溫度高於流體溫度，溶解固體在熱交換表面上產生局部沉澱。低流體速度（小於3英尺/秒）使懸浮固體在熱交換表面上沉積。通常冷卻水位於殼和管熱交換器的管側，因為這樣更容易清潔。為了防止積垢，設計者通常確保冷卻水速度大於0.9米/秒，並且流體溫度保持在60攝氏度（140華氏度）以下。

結語

熱交換器是現代工業和HVAC領域中不可或缺的關鍵技術。這些多樣化的熱交換器類型在各種應用中發揮著重要作用，從空調到化工廠，再到汽車工業，都有廣泛的應用。這些設備不僅提供了高效的熱能轉移，還在處理不同溫度和壓力下的流體時提供了安全和可靠性。

在不斷發展的科技世界中，熱交換器的設計和技術也在不斷創新。透過不斷的研究和改進，熱交換器將繼續成為各行各業在提高效能、節省能源和實現環保目標方面的關鍵利器。