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板式換熱器應用在製冷設備上存在的一些問題
發布日期 :2020-05-14

由於板式換熱器具有很強的熱交換能力(其傳熱係數是常規換熱器的數倍 ,單位體積換熱麵積很大)

,並且體積小巧 、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 ,製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於較清潔的工作介質 ,工作壓力不太高 ,對泄漏要求不太苛刻 ,泄漏後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係統和蒸汽熱水交換係統上。 

目前 ,製冷設備采用板式換熱器 ,主要是一些小型設備 ,以進口釺焊板式換熱器為主 。至於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製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 。

現在以一套在用的製冷設備為例進行分析 。

該設備采用兩台7.5匹風冷機組並聯工作 ,製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製在-6℃左右 ,冷水溫度控製點設在板式蒸發器進口 ,控製溫度為2~4℃ 。

該套設備存在主要問題是板式蒸發器凍堵 ,係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 ,由於板式換熱器是屬於比較嬌嫩的設備 ,換熱片的厚度很小 ,不能承受外力的衝擊 ,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 。給製冷設備的運行和生產帶來很大影響 。

問題分析 :

1 、 製冷係統不匹配 ,蒸發器偏小 ;或者是由於機組長期運行 ,蒸發器內部結垢 、髒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) 、蒸發溫度低於冷水冰點 ,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 ,不利於製冷效率的提高 。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℃ 。由於板式蒸發器具有很高的傳熱係數 ,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℃ 。這並不是說實際運行不允許 ,但這畢竟增加了冰堵的可能性 ,需要對溫度的控製更精確 。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麵很小 ,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 、 控製裝置不完善 。冷水水泵的起停沒有與製冷係統的運行進行聯鎖 ,也沒有對蒸發器的冷水流量及壓降進行檢測控製 。該製冷係統雖然有低壓控製器 ,但隻是用來控製壓縮機零壓停車(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髒堵造成水流量減小都會引起冰堵發生 。

4 、 維護不當 。

1) 、進水溫度控製長期失修 ,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 ,由於冷水出水溫度與冰點很接近 ,不易將其調整到******控製點 。

5 、 係統製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製冷劑流量非常小 ,換熱片很薄 ,熱交換能力很強 。當係統製冷劑缺少時 ,會造成各個單元通道內製冷劑分配不均勻 ,此時蒸發壓力很低 ,而有限多個單元內由於劇烈熱交換而發生冰堵 ,此後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。

基於以上問題 ,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 、冷水溫度的關係 。保證蒸發溫度不低於冷水冰點 ,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 ,其耐壓能力不低於係統控製的最高壓力 。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 、 提高溫度控製的精度和反應速度 ,不僅控製進水溫度 ,也要控製冷水出水溫度 。

5 、 加強設備維護 ,提高係統的密閉性 ,減少製冷劑泄漏。當設備長期不用時 ,應將係統內的製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製 。

7 、 對冷水係統加裝過濾器 。

8 、 改低壓停車為低壓運行保護 ,改自動複位為手動複位 。

總之 。

1 、 隨著技術的完善 ,板式換熱器性能的提高 。板式換熱器在製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 。