板翅式换热器( 二 ) _生活百科

文章插图
一台典型的板翅式换热器主要组成元件有翅片、隔板、封条、导流片和封头等。1、翅片翅片是铝板翅式换热器的基本元件，传热过程主要通过翅片热传导及翅片与流体之间的对流传热来完成。翅片的主要作用是扩大传热面积，提高换热器得紧凑性，提高传热效率，兼做隔板的支撑，提高换热器的强度和承压能力。翅片间的节距一般从1mm~4.2mm，翅片的种类和型式多种多样，常用的形式有锯齿型、多孔型、平直型、波纹型等，国外还有百叶窗式翅片、片条翅片、钉状翅片等。2、隔板隔板是二层翅片之间的金属平板，，它在母体金属表面覆盖有一层釺料合金，在釺焊时合金熔化而使翅片、封条与金属平板焊接成一体。隔板把相邻两层隔开，热交换通过隔板进行，常用隔板一般厚1mm~2mm 。3、封条封条在每层的四周，其作用是把介质与外界隔开。封条按其截面形状可分为燕尾槽形、槽钢形和腰鼓形三种。一般，封条的上下两个侧面应具有0.3/10的斜度，以便在与隔板组合成板束时形成缝隙，利于溶剂的渗透和形成饱满的焊缝。4、导流片导流片一般布置在翅片的两端，在铝板翅式换热器中主要是起流体的进出口导向作用，以利于流体在换热器内的均匀分布，减少流动死区，提高换热效率。5、封头封头也叫集流箱，通常由封头体、接管、端板、法兰等零件经焊接组合而成。封头的作用是分布和集聚介质、连线板束与工艺管道。另外，一台完整的板翅式换热器还应包括支座、吊耳、隔热层等附属装置。支座与支架相连用来支承换热器的重量；吊耳为换热器吊装使用；铝板翅式换热器外面一般都要考虑隔热。通常採用乾燥珠光砂、矿渣棉或硬性聚胺脂发泡等方法。工作原理从传热机理上看，板翅式换热器仍然属于肩臂式换热器。其主要特点是，它具有扩展的二次传热表面（翅片），所以传热过程不仅是在一次传热表面（隔板）上进行，而且同时也在二次传热表面上进行。高温侧介质的热量除了有一次表面倒入低温侧介质外，还沿翅片表面高度方向传递部分热量，即沿翅片高度方向，有隔板倒入热量，再将这些热量对流传递给低温侧介质。由于翅片高度大大超过了翅片厚度，因此，沿翅片高度方向的导热过程类似于均质细长导桿的导热。此时，翅片的热阻就不能被忽略。翅片两端的温度最高等于隔板温度，随着翅片和介质的对流放热，温度不断降低，直至在翅片中部区域介质温度。製造与检验1、製造工艺板翅式换热器的製造工艺有如下几种：非焊接的粘接、有溶剂的盐浴釺焊、无溶剂的真空釺焊和气体保护釺焊。2、製造材料板翅式换热器所用的材料，应根据换热器不同的用途和操作条件选用，常用材料有铝，铝合金、铜、黄铜、镍、钦、不鏽钢、因科镍合金等。其中因铝和铝合金有较好的釺焊性和成形性、较高的机械强度、良好的耐蚀性和导热性以及延展性和杭拉强度随温度降低而提高的特性，所以在世界各国的板翅式换热器中，特别是低温的板翅式换热器中，获得最为广泛的套用。适宜乾釺焊的铝合金很多，製造板翅式换热器板束本体(翅片、封条、隔板)的常用材料是铝锰合金(3003) 。封头与接管的常用材料是铝镁合金（5083）。3、检查与试验优秀的设计、精细的製作和完善的检测是保证产品质量的三个方面。为提高我国板翅式换热器产品质量，紧密贴近世界先进国家同类产品技术的进展，以强化检测为手段、技术数据为依靠、提高产品质量为目的，制定了JB/T《铝製板翅式换热器技术条件》。此标準的试验方法和检验规则从我国生产实际出发、既参考英、美、日等先进国家的技术标準，又融合美国锅炉与压力容器ASME规範内容，并包含我国技术进步和研究成果，使标準具有合理性、科学性和先进性，对换热器质量的提高起了促进和推动作用。板翅式换热器的检查和试验，主要分零部件质量检查和成品的性能检查。（1）零部件质量检查主要是翅片几何形状和尺寸精度的检查口成品性能检查，主要是釺焊质量的外观检查和技术性能的试验。（2）外观检查是检查焊后板束尺寸是否在规定容许範围内，板束釺焊接头有无釺料堆积、熔蚀及变形等缺陷。（3）技术性能检查需进行清洁度试验、无损探伤检查、耐压及緻密性试验、最终T-燥度检查等。对于多个单元串联或并联组合的换热器的流体流动性能试验和介质为易燃易爆、对緻密性有特殊要求的换热器。此标準对通道阻力偏差允许值和真空检漏、氦质谱检漏漏率的规定与日本等国国际标準等同。标準对产品质量的控制，包含了原材料、设计、製造、性能检测、装运、储存等全过程，通过这一系列检查和试验来保证和提高换热器的质量。4、换热器的存放对需存放的换热器和备件，应存放在乾燥通风和无污染的地方，因设备多数在低温下使用，因此必须严格防止水分和炔烃进入，以保证使用安全，否则会因温度变化而冰冻胀裂以及炔烃在内部积聚而发生爆炸。在安装现场一般因存放时间较短而储于室外时，存放地应平整，换热器可置于枕木上，便于排水；上部应有适当遮盖，有效防尘防水。当存放时间较长，如换热器备件等，则应储于室内，要求周围环境乾燥、通风、无腐蚀性气体，还应定期检查氮封压力并补充乾燥氮气。如换热器在含有盐分的水雾或含盐大气环境中(如海岛、沿海地区或海上运输等)则必须採取特殊的保护措施。套用板翅式换热器由于其优越的性能和成熟的技术已在各工业部门得到越来越广泛的套用。1、空气分离设备：空分设备的主换热器、过冷器、冷凝蒸发器等低温换热器採用板翅式换热器后可以节省设备投资和安装费用，并降低单位能耗。2、石油化工：板翅式换热器具有处理量大、分离效果好、能耗低等优点，已被用于乙烯深冷分离、合成氨氮洗、天然气、油田气分离与液化等工艺过程。3、工程机械：经过20多年的研究和实践，世界各国已在汽车、机车散热器、挖掘机油冷器、制冷机散热器、大功率变压器散热器上成批生产和使用板翅式换热器。4、超导和宇宙空间技术：低温超导和宇宙空间技术的发展，为板翅式换热器的套用提供了新的途径，板翅式换热器在美国阿波罗飞船和中国神舟飞船上都有套用。故障处理在生产过程中，由于板翅式换热器的管板受水分沖刷、气蚀和微量化学介质的腐蚀，管板焊缝处经常出现渗漏，导致水和化工材料出现混合，生产工艺温度难以控制，致使生成其它产品，严重影响产品质量，降低产品等级。冷凝器管板焊缝渗漏后，企业通常利用传统补焊的方法进行修复，管板内部易产生内应力，且难以消除，致使其它换热器出现渗漏，企业通过打压，检验设备修复情况，反覆补焊、实验，2～4人需要几天时间才能修复完成，使用几个月后管板焊缝再次出现腐蚀，给企业带来人力、物力、财力的浪费，生产成本的增加。发生在板束内部深处的隔板裂纹或溶蚀产生的泄漏。修补困难，可採用堵塞通道来处。堵塞通道数在总数的5%~10%以内是设计所允许的。但必须注意，若换热介质相变，则应在相邻两通道上打若干孔相通，以防止发生液体汽化而压力升高的爆炸事故。此修补方法在空分设备冷凝蒸发器和化工设备热虹吸蒸发器上用得较为普遍。当发生严重泄漏、修补十分困难或已无法满足设计要求时，可调换整个.单元。为了提高设备的互换性，换热器单元的标準化和系列化是设计中的一个重要方面。