卫生级管式换热器的广泛应用

 

   

　　制药用水系统中，换热器通常为压力容器，是一种在不同温度的两种或两种以上的流体间实现物料之间热传递的节能设备，将热由温度较高的流体传递给温度较低的流体，使流体间温度达到规定的指标，满足工艺的需求，卫生级管式换热器是提高能源利用率的主要设备之一。

　　按用途分类，换热器可分为加热/降温器、预热器、过热器和蒸发器。

　　加热/降温的过程不发生相变，纯化水分配系统中换热器的主要功能是维护系统水温，并周期性进行系统消毒，一般置于分配系统的末端回水管网上，而用水点管网系统的换热器主要是降低水温。预热器则是为预先加热流体，为工序操作提供标准的工艺参数，比如多效蒸馏水机的预热功能；过热器是把流体（包括工艺气或蒸汽）加热到过热状态，比如注射用水分配系统中换热器的主要功能就是维持系统水温，并周期性进行系统过热水灭菌；蒸发器用于加热流体，达到沸点以上的温度，使其流体蒸发，一般有相的变化，制药用水系统很典型的蒸发器是多效蒸馏水机与热压式蒸馏水机的蒸发设备。

　　制药用水系统中，运用较为广泛的有卫生级管式换热器管壳式换热器，板式换热器与管中管式换热器3种，其他的比如容积式换热器在软化水系统的设计中也常有应用。

　　板管式设计建议采用双板管式DTS，并连续监测两侧压差，保证洁净端压力始终高于非洁净端，封头两端各有一个符合FDA标准的O型圈，材质通常为EPDM，Silicon，Vition与Teflon，温度均能达到250度，管程换热内管采用不同规格的无缝钢管，冷热流分别在内管和套管环隙中流过的同时进行传热，冷热流完全分开，避免交叉污染。由于温差，会导致热应力的不同，从而需要增加膨胀节消除应力，延长换热器使用寿命。

　　板式换热器属于典型的间壁式换热器，在所有换热器的类型中的地位，其主体结构由换热板片及板间的胶条组成，主要应用于液体/液体，液体/蒸汽之间的换热，为提高卫生级管式换热器管外流体给热系数，通常会安装一些横向的折流挡板，防止流体短路，增加流体速度，同时迫使流体按规定路径，多次错流通过管束，使湍流程度大为增加。

　　板式换热器具有体积小，维修与安装方便，可随意增加板片来增加换热面积的优点，可设计为下图的双板式结构，但由于其不可自排尽的特性，导致具有一定微生物污染的风险，因此ISPE建议，板式换热器不允许使用在储存和分配系统中，但可以用在纯化水的预处理与纯化单元中使用。

　　卫生级管式换热器主要由壳，管束，管板和封头等部分组成，主体结构多为316L不锈钢，分为直通式和U型两种，管壳式便于清洗且有利于控制微生物的繁殖，是应用广泛的一类换热器。

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