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可拆卸板式换热器是由许多冲压有波纹薄板按一定间隔,四周通过垫片密封,并用框架和压紧螺旋重叠压紧而成,板片和垫片的四个角孔形成了流体的分配管和汇集管,同时又合理地将冷热流体分开,使其分别在每块板片两侧的流道中流动,通过板片进行热交换。
螺旋板换热器制造质量的控制
①螺旋板的弯曲度,每米小于3mm;
②定距柱焊接月前采用手工焊和接触焊两种方法,对手工焊定距柱点焊质量应进行检查,若发现烧穿及漏焊时,除补焊外,还应对点焊质量进行检查。控制好点焊的长度可螺旋体卷制时定距柱不脱落,要注意起弧和收弧时不要造成板面咬肉现象发生。
③由于翻边螺旋板在卷制过程中,卷制半径越小,翻边同弹量就越大,因此,卷制成形后螺旋通道端边(翻边)应进行校正、整形。
④可拆式螺旋板换热器应在螺旋体与窄边法兰装配焊接后再进行端面密封面的车加工,要求窄边法兰下端面与密封面保持水平,否则一旦上卡压紧时,下卡便会产生附加弯矩。
⑤在压力试验中,对于可拆式螺旋板换热器采用井字架工装,以防止产品轴向变形;试验时,一侧通道内通入压缩空气,另一侧通道内放人水或把设备放入水中,检查产品的焊接质量,就能两介质之间不会产生内漏。对于有的产品不能进行水压试验时,需进行气压试验,试验时,一侧通入压缩空气,另一侧通道内进行封闭,通一根皮管插入水中,检查产品是否存在内漏隐患口。
由于流速较高,又是在螺旋通道中流过,能自行起到冲刷作用,故流体中的悬浮物不易沉积下来。即使产生污垢,由于是单道,用化学处理除垢也很容易。同时,由于流道高速(螺旋板宽)大为2m,用高压水或蒸汽清洗也很容易。
当流体在螺旋板间流动时,由于离心力作用及定距柱所引起的干扰作用,故可在较低Re数(Re=1400~1800)下产生湍流,并允许选用较高的流速(对液体可达3m/s,对气体可达30m/s),故传热系数比较高。如水对水的传热,传热系数可达2000~3000W/m-2·K。
主要缺点:
(1)操作压力和温度不能太高。特别是能承受的压力较低,一般在2MPa(表压)以下,操作温度在400℃以下。
(2)不易检修。因为整个换热器已卷制焊接为一整体,一旦发生中间泄漏或其它故障,就很难检修。当然,螺旋板厚度一般大于列管式换热器传热管的厚度,因此,螺旋板泄漏的可能性很小。
(3)流体阻力较大。因流道长,其间又受定距柱和螺旋流动的影响,流体阻力比较大,在同样物料和流速条件下,比直管要大2~3倍。
(4)在污垢沉积严重的场合不能使用。
螺旋板式热交换器工作状态:使用循环水对贫油进行降温,贫油的温度在150℃以上,循环水的温度在30℃以下,贫油经过换热器后温度要求降至80℃以下。由于水质问题,水中含有大量的钙镁离子、碳酸盐离子,在高温状态下短时间将形成碳酸钙及碳酸镁等水垢。水垢厚度的不断增加,影响螺旋板式热交换器的换热效果,严重时循环水管道内径缩小或者造成设备堵塞,导致循环水量减小,设备失效,影响它的质量和后续工艺。对于螺旋板式热交换器的清洗,传统工艺往往采用盐酸或者硫酸等无机酸清洗,使用无机酸清洗不仅除垢效果差,且腐蚀率高,对它的腐蚀严重,造成其渗漏的风险。对于值的设备,传统工艺的清洗造成设备报废的风险大。
使用螺旋板式热交换器的过程中会产生热量,这是它的通风功能发挥作用了,它的通风方式有两种:
1、鼓风式:空气先流经通风机后流入管束;操作费用较经济,产生的湍流对传热有利,使用较多。
2、引风式:空气先流经管束后流入通风机。气流分布均匀,利于螺旋板式热交换器的温度准确控制,噪声小,是发展的方向。
热流体出口温度主要靠调节通过管束的风星来控制,即调节叶片的倾角、通风机转速和百叶窗的开启程度等。对冬季易凝、易冻的流体,可采用热风循环或蒸汽加热的办法调节流体出口温度。使用螺旋板式热交换器时,这两种通风方式可以根据设备的使用情况来选择。
减少能耗正越来越受到人们的关注,然而螺旋板热交换器在减少能耗领域占有重要位置,因为它是传统高耗能重工业中应用较广的设备之 一,它做为预热、余热回收、制冷等过程中的主要设备,为减少能耗做出了良好贡献。
螺旋板热交换器广为应用于工业、民用、制药等领域,由于传统的设计方法多借助 于经验,对其理论上的研究还是不够广和深入,因此经常无法满足实际需要而被其它类型的换热器替代。随着计算机技术的发展,各种优化算法和计算流体力学技术也随之兴起,为换热器的深入研究提供了可行性。
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