立式半容積式換熱器是一種融合了容積儲存與高效換熱功能的特種換熱設備，其結構特點為 “上部換熱、下部儲熱"，在集中供熱、生活熱水、工業流程等領域具有 應用價值。

一、結構原理與核心特性

1. 結構組成

• 上部換熱區：內置高效換熱管束（如 U 型銅管、螺旋波紋管），熱媒（蒸汽、高溫水）流經管束與殼程內的被加熱水進行換熱；

• 下部儲熱區：圓柱形殼體底部形成容積空間，儲存已加熱介質，容積通常為 1~50m3，滿足瞬時大流量用水需求；

• 關鍵部件：導流裝置（防止短路）、溫控閥（調節熱媒流量）、膨脹節（應對溫差應力）。

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2. 工作原理

• 換熱過程：熱媒從上部管程進入，被加熱水從殼程下部流入，逆向流經換熱管束吸熱，部分熱水儲存在下部容積區；

• 儲熱邏輯：當用水流量大于換熱能力時，儲存的熱水補充輸出，避免水溫驟降，實現 “邊換熱邊儲熱" 的動態平衡。

二、核心作用：三大功能性優勢

1. 高效換熱與容積儲存一體化

• 換熱系數 K 值可達 1500~3000 W/㎡?℃（優于普通容積式換熱器），同時儲存容積滿足 0.5~2 小時的設計用水量，適用于用水波動大的場景（如酒店高峰時段）。

2. 穩定出水溫度與壓力

• 儲熱區的緩沖作用可抵消熱媒溫度波動（如蒸汽壓力波動），出水溫度波動≤±2℃；

• 立式結構利用水位靜壓，出水壓力穩定，無需額外穩壓裝置。

3. 節省空間與安裝靈活性

• 立式設計占地面積小（直徑 1~3m，高度 3~8m），可安裝于地下室或設備層；

• 模塊化設計便于多臺并聯，適應不同規模系統（如多臺 10m3 設備并聯滿足 50m3/h 用水需求）。

三、典型用途與應用場景

1. 民用建筑熱水供應

2. 工業流程加熱

• 用途：預熱鍋爐給水、加熱生產工藝用水（如印染廠染缸補水）、化工原料預熱等；

• 案例：某造紙廠用 0.5MPa 蒸汽通過立式半容積式換熱器，將 20℃清水預熱至 80℃，用于制漿工藝，換熱效率達 92%，儲熱容積 5m3 滿足連續生產需求。

3. 區域供熱與空調系統

• 供熱場景：作為熱力站換熱器，將市政高溫水（130℃/70℃）換熱為二次網熱水（80℃/60℃），儲熱區平衡熱負荷波動；

• 空調場景：與溴化鋰機組聯動，加熱空調循環水（如 5℃→12℃），儲熱容積保障夜間低負荷運行時的水溫穩定。

四、與其他換熱器的對比優勢

五、選型關鍵參數與設計要點

1. 核心參數計算

• 熱負荷 Q：根據用水流量與溫升計算，如 10m3/h 水從 20℃加熱至 60℃，Q=10×1000×4.2×(60-20)=1680kW；

• 換熱面積 F：F=Q/(K×Δtm)，取 K=2000 W/㎡?℃，對數平均溫差 Δtm=30℃，則 F=1680×1000/(2000×30)=28㎡；

• 儲熱容積 V：按設計小時用水量的 20%~30% 取值，如 10m3/h 用水，V=10×0.25=2.5m3。

2. 設計注意事項

• 水質要求：被加熱水硬度＞300mg/L 時，需預處理（軟化或加藥），避免換熱管結垢（結垢后 K 值下降 50% 以上）；

• 壓力設計：殼程工作壓力≥0.6MPa（通常取 1.0MPa），管程熱媒壓力根據熱源確定（如蒸汽壓力 0.3~0.8MPa）；

• 安全裝置：頂部安裝安全閥（整定壓力 = 設計壓力 + 0.05MPa），底部設排污閥（定期排除沉淀雜質）。

六、行業標準與安裝規范

• 國家標準：GB 151《熱交換器》規定其屬于壓力容器范疇，需按 NB/T 47042《立式圓筒形鋼制焊接儲罐》進行強度計算；

• 安裝要求：設備基礎承重≥滿水重量的 1.5 倍，頂部距屋頂凈空≥1.5m，便于檢修；

• 能效指標：參考 GB 30053，一級能效熱損失≤3%，熱水輸出率≥90%。