石油和天然氣生產(chǎn)設(shè)施以及區(qū)域冷卻廠等許多工業(yè)場(chǎng)所都位于海邊。如果在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上可行，這些設(shè)施將海水用作冷卻介質(zhì)。通過使用熱交換器，流體的冷卻是整個(gè)過程的一部分。通常使用直接海水冷卻來限制成本并節(jié)省空間和重量。海水的主要問題是，由于其成分中所含氯化物的作用，它對(duì)大多數(shù)金屬和已知合金具有很高的腐蝕性。此外，海水中可能含有固體殘留物，例如懸浮顆粒甚至生物材料殘留物。因此，設(shè)計(jì)用于海水的熱交換系統(tǒng)，必須使用耐腐蝕的材料制成，并且設(shè)計(jì)必須不受固體廢物的影響。鈦通常是海水冷卻熱交換器的首選，因?yàn)殁伡词乖诔錃獾暮Ｋ幸簿哂谐錾哪透g性，并且強(qiáng)度高且密度低。這意味著它可以抵抗還原性或氧化性環(huán)境，無論有無氯化物，以及高達(dá)650ºC的溫度。除具有極高的抗腐蝕能力外，鈦還具有出色的抗點(diǎn)蝕，縫隙和應(yīng)力腐蝕的性能。由于海水是高腐蝕性介質(zhì)，因此只能考慮將耐腐蝕合金用于海水熱交換器。鎳鉻鉬合金和高度合金化的不銹鋼是鈦的最常見替代品，鈦制熱交換器在設(shè)備的整個(gè)生命周期內(nèi)具有很高的成本效益。正確保養(yǎng)后，鈦制換熱器可以運(yùn)行數(shù)十年，因此在長(zhǎng)壽命條件下成為非常經(jīng)濟(jì)的選擇。鈦制熱交換器可以：

　　與其他結(jié)構(gòu)材料相比，可提供更長(zhǎng)的使用壽命。

　　消除由于設(shè)備故障而造成的昂貴停機(jī)時(shí)間。

　　提供卓越的耐腐蝕性。

　　提供高的傳熱效率。

　　鈦制熱交換器完全耐腐蝕，這意味著熱交換器可在所有工作壽命內(nèi)提供最大性能而不會(huì)降額?？紤]到在當(dāng)前的制冷系統(tǒng)中使用海水的重要性，本文將評(píng)估主要的熱交換技術(shù)，例如板式換熱器和鈦制殼管式換熱器。將討論兩種熱交換系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)，得出結(jié)論，這是最適合在區(qū)域冷卻海水應(yīng)用中運(yùn)行的一種系統(tǒng)。

鈦板式換熱器

　　鈦板熱交換器由組裝在板包中的許多“人字形”波紋狀鈦板組成。在適當(dāng)?shù)那闆r下，與殼管式設(shè)計(jì)相比，鈦板式換熱器具有許多優(yōu)勢(shì)。板式換熱器具有更高的傳熱系數(shù)，通常是殼管式換熱器的三到四倍。板式換熱器具有更高傳熱系數(shù)的原因之一相比管殼式換熱器，是因?yàn)榘宓哪Ｊ疆a(chǎn)生了湍流。相對(duì)于海水中可能存在的固體廢物，鈦熱交換器中的這種湍流是有利的，氣流的湍流越大，污垢就越難以附著，因此，對(duì)于由于廢物在交換器中的積聚而存在問題。由于板式換熱器中的這種湍流，壓降高于管殼式換熱器中的壓降。此外，由于板式換熱器在板之間具有擴(kuò)展的自由通道，因此該配置能夠處理固體廢物尺寸小于自由通道深度的流體。大于自由通道深度的顆粒將被位于熱交換器上游的過濾器截留。小尺寸也受益于投資前景，特別是在需要使用昂貴的材料如鈦的情況下。緊湊型熱交換器比管殼式熱交換器需要的鈦少，因此便宜得多。鈦板式換熱器更易于維護(hù)，熱容量可定制(可以增加或移除板以改變傳熱比)，并且比殼管式換熱器小。因此，它們高效，緊湊，具有成本效益，并且可以處理某些污垢液。當(dāng)熱流體流量和冷流體流量大致相同時(shí)，可實(shí)現(xiàn)最有效的設(shè)計(jì)，從而在板的兩側(cè)產(chǎn)生相似的速度。

鈦殼管式換熱器

　　鈦管殼式換熱器包括一個(gè)殼(大的壓力容器)用在其內(nèi)部的管束的。一種流體流經(jīng)管道，另一種流體流經(jīng)管道(穿過殼體)以在兩種流體之間傳遞熱量。與板式熱交換器相比，管殼式熱交換器的傳熱效率低。為了增加熱傳遞率，在熱交換器中增加了一種稱為湍流器的裝置。在殼管式換熱器和其他類型的傳熱設(shè)備的管側(cè)插入一個(gè)湍流器。湍流器旨在產(chǎn)生并維持湍流，并有助于提高管側(cè)傳熱效率。在使用干凈的流體操作時(shí)，使用此設(shè)備是有意義的，但是對(duì)于海水而言在應(yīng)用中，此設(shè)備有不利影響，使熱交換器堵塞。尺寸是殼管式熱交換器的另一個(gè)缺點(diǎn)，因?yàn)樗鼈儽劝迨綗峤粨Q器大。這是一般工業(yè)中最常用的熱交換器類型。人們常常以為這是成本最低的選擇。該信念是由于以下事實(shí)：使用淡水操作時(shí)，管殼式換熱器比板式換熱器便宜。這是因?yàn)榘迨浇粨Q器由不銹鋼制成，而管殼式交換器具有銅管。因?yàn)椴讳P鋼比銅更昂貴并且導(dǎo)熱性比銅差，所以當(dāng)兩個(gè)熱交換器都使用淡水運(yùn)行時(shí)，板式熱交換器比管殼式熱交換器更昂貴。然而，比板式換熱器效率低，體積大，成本高。

結(jié)論

　　鈦制熱交換器具有耐腐蝕性，因此是海水環(huán)境中的最佳選擇。板式交換器由于其緊湊的尺寸，更高的熱效率，更大的堵塞難度和更優(yōu)惠的價(jià)格而始終是最佳選擇。另一方面，盡管管殼式換熱器可能適用于海水應(yīng)用，但與板式換熱器相比，這種換熱器具有較大的缺點(diǎn)，例如尺寸較大，傳熱低，堵塞能力強(qiáng)。 ，并且價(jià)格更高。