板式熱交換器
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板式換熱器應用在制冷設備上存在的一些問題
           由于板式換熱器具有很強的熱交換能力(其傳熱系數是常規換熱器的數倍,單位體積換熱面積很大),并且體積小巧、重量輕。因此,一直受到科研人員和用戶的青睞。但是,板式換熱器的耐壓性能不好,密封性能差,制約了板式換熱器在工程中的應用。以前,板式換熱器主要使用于較清潔的工作介質,工作壓力不太高,對泄漏要求不太苛刻,泄漏后不會對環境及工作介質之間產生較大影響的設備上,如應用在民用的熱水交系統和蒸汽熱水交換系統上。
目前,制冷設備采用板式換熱器,主要是一些小型設備,以進口釬焊板式換熱器為主。至于在大型冷水機組的冷凝器和蒸發器上采用單獨的板式換熱器,理論上是可行的,但還沒有看到相關的報道。也就是說,人們對板式換熱器在制冷行業的進一步推廣應用還有一定的顧慮,其安全可靠性及與其有關的問題還有待進一步解決。
現在以一套在用的制冷設備為例進行分析。
該設備采用兩臺7.5匹風冷機組并聯工作,制取冷水給生產鮮啤的保溫罐、保溫槽降溫,在冷水中加入防凍液將冰點控制在-6℃左右,冷水溫度控制點設在板式蒸發器進口,控制溫度為2~4℃。
該套設備存在主要問題是板式蒸發器凍堵,系統在較高溫度條件下運行正常,而在低溫條件下(進水溫度2℃左右,機組即將停機時)容易發生凍堵。當板式蒸發器發生凍堵時,工況急劇惡化,在很短時間內就可以將整個板式蒸發器內部凍住。
凍堵對板式換熱器是致命的,由于板式換熱器是屬于比較嬌嫩的設備,換熱片的厚度很小,不能承受外力的沖擊,當凍堵發生時,冰晶膨脹將會直接造成換熱器的內部變形或泄漏。給制冷設備的運行和生產帶來很大影響。
問題分析:
1、 制冷系統不匹配,蒸發器偏;或者是由于機組長期運行,蒸發器內部結垢、臟堵引起板式蒸發器熱交換能力減小。造成在實際運行過程中蒸發溫度偏低(-10℃)。
1)、蒸發溫度低于冷水冰點,增大了板式蒸發器凍堵的可能性。
2)、蒸發器傳熱溫差大,沒有充分發揮板式蒸發器自身的的優勢,不利于制冷效率的提高。當冷水進水溫度為2℃(蒸發器進出水溫差為5℃)時,蒸發器出口水溫為-3℃,傳熱溫差為9.3℃。由于板式蒸發器具有很高的傳熱系數,其傳熱溫差至少應當比常規換熱器還要小,比如說選取2℃左右。
2、 冷水冰點偏高。當蒸發器在低溫度點(進水溫度2℃)運行時,出水溫度僅比冰點高3℃。這并不是說實際運行不允許,但這畢竟增加了冰堵的可能性,需要對溫度的控制更精確。另外,在冰點附近冷水粘度大,流動性差,而板式蒸發器單元流通截面很小,更適宜采用流動性好的工作介質。因此,可行的話,應當采取降低冰點,提高冷水出水溫度,加大冷水流量等措施。
3、 控制裝置不完善。冷水水泵的起停沒有與制冷系統的運行進行聯鎖,也沒有對蒸發器的冷水流量及壓降進行檢測控制。該制冷系統雖然有低壓控制器,但只是用來控制壓縮機零壓停車(防止設備長期停用時板式蒸發器承受高壓)而沒有低壓運行保護。一旦停泵或蒸發器內部臟堵造成水流量減小都會引起冰堵發生。
4、 維護不當。
1)、進水溫度控制長期失修,顯示值較實際值偏低約1.5℃,而且儀表惰性大不能及時反映冷水進水的真實溫度。在實際運行過程中會造成冷水除數溫度接近冰點而機組仍不停機。
2)、板式蒸發器上雖然裝有防凍堵溫控裝置,但往往是冰堵已經發生而防凍堵裝置仍就沒有動作,由于冷水出水溫度與冰點很接近,不易將其調整到最佳控制點。
5、 系統制冷劑缺少時也會引起凍堵的發生。這一點與常規蒸發器有所不同。其原因,與板式蒸發器是的結構有關。板式換熱器是由非常多個很窄的單元通道疊加而成,每個單元內冷水或者制冷劑流量非常小,換熱片很薄,熱交換能力很強。當系統制冷劑缺少時,會造成各個單元通道內制冷劑分配不均勻,此時蒸發壓力很低,而有限多個單元內由于劇烈熱交換而發生冰堵,此后又引起鄰近單元通道的堵塞,引起連鎖反應,冰堵不斷加劇,直至將整個蒸發器內完全凍實。
基于以上問題,板式蒸發器在實際應用當中應注意以下問題。
1、 處理好蒸發溫度、冷水冰點、冷水溫度的關系。保證蒸發溫度不低于冷水冰點,盡量提高冷水溫度,使其遠離冷水冰點。
2、 采用性能更好的板換,其耐壓能力不低于系統控制的最高壓力。如果從經濟角度考慮,采用較低工作壓力的板換,應加裝安全閥,保證設備不超壓。
3、 安裝防凍堵裝置是不可缺少的。
4、 提高溫度控制的精度和反應速度,不僅控制進水溫度,也要控制冷水出水溫度。
5、 加強設備維護,提高系統的密閉性,減少制冷劑泄漏。當設備長期不用時,應將系統內的制冷劑抽出或壓入儲液器內。
6、 增加冷水流量和蒸發器壓降控制。
7、 對冷水系統加裝過濾器。
8、 改低壓停車為低壓運行保護,改自動復位為手動復位。
總之。
1、 隨著技術的完善,板式換熱器性能的提高。板式換熱器在制冷行業的應用必將會越來越廣。
2、 在實際應用過程中應考慮到板式換熱器的自身特點,做到揚長避短。
3、 板式換熱器對使用維護提出了更高的要求。
 


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