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钎焊板式换热器的优缺点
发布者:admin 时间:2018-04-11 浏览次数:
钎焊板式换热器的优缺点
一、优点:
  (1)管束可以抽出,以方便清洗管、壳程;
  (2)介质间温差不受限制;
  (3)可在高温、高压下工作,一般温度小于等于450度,压力小于等于6.4兆帕;
  (4)可用于结垢比较严重的场合;
  (5)可用于管程易腐蚀场合。
二、缺点:
  (1)小浮头易发生内漏;
  (2)金属材料耗量大,成本高20%;
  (3)结构复杂
  制造工艺
  选取换热设备的制造材料及牌号,进行材料的化学成分检验,机械性能合格后,对钢板进行矫形,方法包括手工矫形,机械矫形及火焰矫形。
  备料--划线--切割--边缘加工(探伤)--成型--组对--焊接--焊接质量检验--组装焊接--压力试验
  质量检验
  化工设备不仅在制造之前对原材料进行检验,而且在制造过程中要随时进行检查。
  质量检验内容和方法:
  设备制造过程中的检验,包括原材料的检验、工序间的检验及压力试验,具体内容如下:
  (1)原材料和设备零件尺寸和几何形状的检验;
  (2)原材料和焊缝的化学成分分析、力学性能分析试验、金相组织检验,总称为破坏试验;
  (3)原材料和焊缝内部缺陷的检验,其检验方法是无损检测,它包括:射线检测、超声波检测、磁粉检测、渗透检测等;
  (4)设备试压,包括:水压试验、介质试验、气密试验等。
  耐压试验和气密性试验:
  制造完工的钎焊板式换热器应对钎焊板式换热器管板的连接接头,管程和壳程进行耐压试验或增加气密性试验,耐压试验包括水压试验和气压试验。钎焊板式换热器一般进行水压试验,但由于结构或支撑原因,不能充灌液体或运行条件不允许残留试验液体时,可采用气压试验。
  如果介质毒性为极度,高度危害或管、壳程之间不允许有微量泄漏时,必须增加气密性试验。钎焊板式换热器压力试验的顺序如下:
  固定管板钎焊板式换热器先进行壳程试压,同时检查换热管与管板连接接头,然后进行管程试压;
  U形管式钎焊板式换热器、釜式重沸器(U形管束)及填料函式钎焊板式换热器先用试验压环进行壳程试压,同时检查接头,然后进行管程试压;
  浮头式钎焊板式换热器、釜式重沸器(浮头式管束)先用试验压环和浮头专用工具进行管头试压,对于釜式重沸器尚应配备管头试压专用壳体,然后进行管程试压,最后进行壳程试压;
  重叠钎焊板式换热器接头试压可单台进行,当各台钎焊板式换热器程间连通时,管程和壳程试压应在重叠组装后进行。
  安装:
  安装钎焊板式换热器的基础必须满足以使钎焊板式换热器不发生下沉,或使管道把过大的变形传到传热器的接管上。基础一般分为两种:一种为砖砌的鞍形基础,钎焊板式换热器上没有鞍式支座而直接放在鞍形基础上,钎焊板式换热器与基础不加固定,可以随着热膨胀的需要自由移动。另一种为混凝土基础,钎焊板式换热器通过鞍式支座由地脚螺栓将其与基础牢固的连接起来。
  在安装钎焊板式换热器之前应严格的进行基础质量的检查和验收工作,主要项目如下:基础表面概况;基础标高,平面位置,形状和主要尺寸以及预留孔是否符合实际要求;地脚螺栓的位置是否正确,螺纹情况是否良好,螺帽和垫圈是否齐全;放置垫铁的基础表面是否平整等。
  基础验收完毕后,在安装钎焊板式换热器之前在基础上放垫铁,安放垫铁处的基础表面必须铲平,使两者能很好的接触。垫铁厚度可以调整,使钎焊板式换热器能达到设计的水平高度。垫铁放置后可增加钎焊板式换热器在基础上的稳定性,并将其重量通过垫铁均匀地传递到基础上去。垫铁可分为平垫铁、斜垫铁和开口垫铁。其中,斜垫铁必须成对使用。地脚螺栓两侧均应有垫铁,垫铁的安装不应妨碍钎焊板式换热器的热膨胀。
  钎焊板式换热器就位后需用水平仪对钎焊板式换热器找平,这样可使各接管都能在不受力的情况下连接管道。找平后,斜垫铁可与芝座焊牢,但不得与下面的平垫铁或滑板焊死。当两个以上重叠式钎焊板式换热器安装时,应在下部钎焊板式换热器找正完毕,并且地脚螺栓充分固定后,再安装上部钎焊板式换热器。可抽管束钎焊板式换热器安装前应抽芯检查,清扫,抽管束时应注意保护密封面和折流板。移动和起吊管束时应将管束放置在专用的支承结构上,以避免损伤换热管。
  根据钎焊板式换热器的形式,应在钎焊板式换热器的两端留有足够的空间来满足条件(操作)清洗、维修的需要。浮头式钎焊板式换热器的固定头盖端应留有足够的空间以便能从壳体内抽出管束,外头盖端必须也留出一米以上的位置以便装拆外头盖和浮头盖。
  固定管板式钎焊板式换热器的两端应留出足够的空间以便能抽出和更换管子。并且,用机械法清洗管内时。两端都可以对管子进行刷洗操作。U形管式钎焊板式换热器的固定头盖应留出足够的空间以便抽出管束,也可在其相对的一端留出足够的空间以便能拆卸壳体。
  钎焊板式换热器不得在超过铭牌规定的条件下运行。应经常对管,壳程介质的温度及压降进行监督,分析换热管的泄漏和结垢情况。管壳式钎焊板式换热器就是利用管子使其内外的物料进行热交换、冷却、冷凝、加热及蒸发等过程,与其他设备相比较,其余腐蚀介质接触的表面积就显得非常大,发生腐蚀穿孔结合处松弛泄漏的危险性很高,因此对钎焊板式换热器的防腐蚀和防泄漏的方法也比其他设备要多加考虑,当钎焊板式换热器用蒸汽来加热或用水来冷却时,水中的溶解物在加热后,大部分溶解度都会有所提高,而硫酸钙类型的物质则几乎没有变化。冷却水经常循环使用,由于水的蒸发,使盐类浓缩,产生沉积或污垢。又因水中含有腐蚀性溶解气体及氯离子等引起设备腐蚀,腐蚀与结垢交替进行,激化了钢材的腐蚀。因此必须经过清洗来改善钎焊板式换热器的性能。由于清洗的困难程度是随着垢层厚度或沉积的增加而迅速增大的,所以清洗间隔时间不宜过长,应根据生产装置的特点,换热介质的性质,腐蚀速度及运行周期等情况定期进行检查,修理及清洗。
  钎焊板式换热器的应用广泛,日常生活中取暖用的暖气散热片、汽轮机装置中的凝汽器和航天火箭上的油冷却器等,都是钎焊板式换热器。它还广泛应用于化工、石油、动力和原子能等工业部门。它的主要功能是保证工艺过程对介质所要求的特定温度,同时也是提高能源利用率的主要设备之一。
  钎焊板式换热器既可是一种单独的设备,如加热器、冷却器和凝汽器等;也可是某一工艺设备的组成部分,如氨合成塔内的热交换器。
  由于制造工艺和科学水平的限制,早期的钎焊板式换热器只能采用简单的结构,而且传热面积小、体积大和笨重,如蛇管式钎焊板式换热器等。随着制造工艺的发展,逐步形成一种管壳式钎  焊板式换热器,它不仅单位体积具有较大的传热面积,而且传热效果也较好,长期以来在工业生产中成为一种典型的钎焊板式换热器。
  二十世纪20年代出现板式钎焊板式换热器,并应用于食品工业。以板代管制成的钎焊板式换热器,结构紧凑,传热效果好,因此陆续发展为多种形式。30年代初,瑞典首次制成螺旋板钎焊板式换热器。接着英国用钎焊法制造出一种由铜及其合金材料制成的板翅式钎焊板式换热器,用于飞机发动机的散热。30年代末,瑞典又制造出第一台板壳式钎焊板式换热器,用于纸浆工厂。在此期间,为了解决强腐蚀性介质的换热问题,人们对新型材料制成的钎焊板式换热器开始注意。
  60年代左右,由于空间技术和尖端科学的迅速发展,迫切需要各种高效能紧凑型的钎焊板式换热器,再加上冲压、钎焊和密封等技术的发展,钎焊板式换热器制造工艺得到进一步完善,从而推动了紧凑型板面式钎焊板式换热器的蓬勃发展和广泛应用。此外,自60年代开始,为了适应高温和高压条件下的换热和节能的需要,典型的管壳式钎焊板式换热器也得到了进一步的发展。70年代中期,为了强化传热,在研究和发展热管的基础上又创制出热管式钎焊板式换热器。
  钎焊板式换热器按传热方式的不同可分为混合式、蓄热式和间壁式三类。
  混合式钎焊板式换热器是通过冷、热流体的直接接触、混合进行热量交换的钎焊板式换热器,又称接触式钎焊板式换热器。由于两流体混合换热后必须及时分离,这类钎焊板式换热器适合于气、液两流体之间的换热。例如,化工厂和发电厂所用的凉水塔中,热水由上往下喷淋,而冷空气自下而上吸入,在填充物的水膜表面或飞沫及水滴表面,热水和冷空气相互接触进行换热,热水被冷却,冷空气被加热,然后依靠两流体本身的密度差得以及时分离。
  蓄热式钎焊板式换热器是利用冷、热流体交替流经蓄热室中的蓄热体(填料)表面,从而进行热量交换的钎焊板式换热器,如炼焦炉下方预热空气的蓄热室。这类钎焊板式换热器主要用于回收和利用高温废气的热量。以回收冷量为目的的同类设备称蓄冷器,多用于空气分离装置中。
  间壁式钎焊板式换热器的冷、热流体被固体间壁隔开,并通过间壁进行热量交换的钎焊板式换热器,因此又称表面式钎焊板式换热器,这类钎焊板式换热器应用最广。
  间壁式钎焊板式换热器根据传热面的结构不同可分为管式、板面式和其他型式。管式钎焊板式换热器以管子表面作为传热面,包括蛇管式钎焊板式换热器、套管式钎焊板式换热器和管壳式钎焊板式换热器等;板面式钎焊板式换热器以板面作为传热面,包括板式钎焊板式换热器、螺旋板钎焊板式换热器、板翅式钎焊板式换热器、板壳式钎焊板式换热器和伞板钎焊板式换热器等;其他型式钎焊板式换热器是为满足某些特殊要求而设计的钎焊板式换热器,如刮面式钎焊板式换热器、转盘式钎焊板式换热器和空气冷却器等。
  钎焊板式换热器中流体的相对流向一般有顺流和逆流两种。顺流时,入口处两流体的温差最大,并沿传热表面逐渐减小,至出口处温差为最小。逆流时,沿传热表面两流体的温差分布较均匀。在冷、热流体的进出口温度一定的条件下,当两种流体都无相变时,以逆流的平均温差最大顺流最小。
  在完成同样传热量的条件下,采用逆流可使平均温差增大,钎焊板式换热器的传热面积减小;若传热面积不变,采用逆流时可使加热或冷却流体的消耗量降低。前者可节省设备费,后者可节省操作费,故在设计或生产使用中应尽量采用逆流换热。
  当冷、热流体两者或其中一种有物相变化(沸腾或冷凝)时,由于相变时只放出或吸收汽化潜热,流体本身的温度并无变化,因此流体的进出口温度相等,这时两流体的温差就与流体的流向选择无关了。除顺流和逆流这两种流向外,还有错流和折流等流向。
  在传热过程中,降低间壁式钎焊板式换热器中的热阻,以提高传热系数是一个重要的问题。热阻主要来源于间壁两侧粘滞于传热面上的流体薄层(称为边界层),和钎焊板式换热器使用中在壁两侧形成的污垢层,金属壁的热阻相对较小。
  增加流体的流速和扰动性,可减薄边界层,降低热阻提高给热系数。但增加流体流速会使能量消耗增加,故设计时应在减小热阻和降低能耗之间作合理的协调。为了降低污垢的热阻,可设法延缓污垢的形成,并定期清洗传热面。
  一般钎焊板式换热器都用金属材料制成,其中碳素钢和低合金钢大多用于制造中、低压钎焊板式换热器;不锈钢除主要用于不同的耐腐蚀条件外,奥氏体不锈钢还可作为耐高、低温的材料;铜、铝及其合金多用于制造低温钎焊板式换热器;镍合金则用于高温条件下;非金属材料除制作垫片零件外,有些已开始用于制作非金属材料的耐蚀钎焊板式换热器,如石墨钎焊板式换热器、氟塑料钎焊板式换热器和玻璃钎焊板式换热器等。 

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