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釺焊板式換熱器的優缺點
發布者:admin 時間:2018-04-11 瀏覽次數:
釺焊板式換熱器的優缺點
一、優點:
  (1)管束可以抽出,以方便清洗管、殼程;
  (2)介質間溫差不受限製;
  (3)可在高溫、高壓下工作,一般溫度小於等於450度,壓力小於等於6.4兆帕;
  (4)可用於結垢比較嚴重的場合;
  (5)可用於管程易腐蝕場合。
二、缺點:
  (1)小浮頭易發生內漏;
  (2)金屬材料耗量大,成本高20%;
  (3)結構複雜
  製造工藝
  選取換熱設備的製造材料及牌號,進行材料的化學成分檢驗,機械性能合格後,對鋼板進行矯形,方法包括手工矯形,機械矯形及火焰矯形。
  備料--劃線--切割--邊緣加工(探傷)--成型--組對--焊接--焊接質量檢驗--組裝焊接--壓力試驗
  質量檢驗
  化工設備不僅在製造之前對原材料進行檢驗,而且在製造過程中要隨時進行檢查。
  質量檢驗內容和方法:
  設備製造過程中的檢驗,包括原材料的檢驗、工序間的檢驗及壓力試驗,具體內容如下:
  (1)原材料和設備零件尺寸和幾何形狀的檢驗;
  (2)原材料和焊縫的化學成分分析、力學性能分析試驗、金相組織檢驗,總稱為破壞試驗;
  (3)原材料和焊縫內部缺陷的檢驗,其檢驗方法是無損檢測,它包括:射線檢測、超聲波檢測、磁粉檢測、滲透檢測等;
  (4)設備試壓,包括:水壓試驗、介質試驗、氣密試驗等。
  耐壓試驗和氣密性試驗:
  製造完工的釺焊板式換熱器應對釺焊板式換熱器管板的連接接頭,管程和殼程進行耐壓試驗或增加氣密性試驗,耐壓試驗包括水壓試驗和氣壓試驗。釺焊板式換熱器一般進行水壓試驗,但由於結構或支撐原因,不能充灌液體或運行條件不允許殘留試驗液體時,可采用氣壓試驗。
  如果介質毒性為極度,高度危害或管、殼程之間不允許有微量泄漏時,必須增加氣密性試驗。釺焊板式換熱器壓力試驗的順序如下:
  固定管板釺焊板式換熱器先進行殼程試壓,同時檢查換熱管與管板連接接頭,然後進行管程試壓;
  U形管式釺焊板式換熱器、釜式重沸器(U形管束)及填料函式釺焊板式換熱器先用試驗壓環進行殼程試壓,同時檢查接頭,然後進行管程試壓;
  浮頭式釺焊板式換熱器、釜式重沸器(浮頭式管束)先用試驗壓環和浮頭專用工具進行管頭試壓,對於釜式重沸器尚應配備管頭試壓專用殼體,然後進行管程試壓,最後進行殼程試壓;
  重疊釺焊板式換熱器接頭試壓可單台進行,當各台釺焊板式換熱器程間連通時,管程和殼程試壓應在重疊組裝後進行。
  安裝:
  安裝釺焊板式換熱器的基礎必須滿足以使釺焊板式換熱器不發生下沉,或使管道把過大的變形傳到傳熱器的接管上。基礎一般分為兩種:一種為磚砌的鞍形基礎,釺焊板式換熱器上沒有鞍式支座而直接放在鞍形基礎上,釺焊板式換熱器與基礎不加固定,可以隨著熱膨脹的需要自由移動。另一種為混凝土基礎,釺焊板式換熱器通過鞍式支座由地腳螺栓將其與基礎牢固的連接起來。
  在安裝釺焊板式換熱器之前應嚴格的進行基礎質量的檢查和驗收工作,主要項目如下:基礎表麵概況;基礎標高,平麵位置,形狀和主要尺寸以及預留孔是否符合實際要求;地腳螺栓的位置是否正確,螺紋情況是否良好,螺帽和墊圈是否齊全;放置墊鐵的基礎表麵是否平整等。
  基礎驗收完畢後,在安裝釺焊板式換熱器之前在基礎上放墊鐵,安放墊鐵處的基礎表麵必須鏟平,使兩者能很好的接觸。墊鐵厚度可以調整,使釺焊板式換熱器能達到設計的水平高度。墊鐵放置後可增加釺焊板式換熱器在基礎上的穩定性,並將其重量通過墊鐵均勻地傳遞到基礎上去。墊鐵可分為平墊鐵、斜墊鐵和開口墊鐵。其中,斜墊鐵必須成對使用。地腳螺栓兩側均應有墊鐵,墊鐵的安裝不應妨礙釺焊板式換熱器的熱膨脹。
  釺焊板式換熱器就位後需用水平儀對釺焊板式換熱器找平,這樣可使各接管都能在不受力的情況下連接管道。找平後,斜墊鐵可與芝座焊牢,但不得與下麵的平墊鐵或滑板焊死。當兩個以上重疊式釺焊板式換熱器安裝時,應在下部釺焊板式換熱器找正完畢,並且地腳螺栓充分固定後,再安裝上部釺焊板式換熱器。可抽管束釺焊板式換熱器安裝前應抽芯檢查,清掃,抽管束時應注意保護密封麵和折流板。移動和起吊管束時應將管束放置在專用的支承結構上,以避免損傷換熱管。
  根據釺焊板式換熱器的形式,應在釺焊板式換熱器的兩端留有足夠的空間來滿足條件(操作)清洗、維修的需要。浮頭式釺焊板式換熱器的固定頭蓋端應留有足夠的空間以便能從殼體內抽出管束,外頭蓋端必須也留出一米以上的位置以便裝拆外頭蓋和浮頭蓋。
  固定管板式釺焊板式換熱器的兩端應留出足夠的空間以便能抽出和更換管子。並且,用機械法清洗管內時。兩端都可以對管子進行刷洗操作。U形管式釺焊板式換熱器的固定頭蓋應留出足夠的空間以便抽出管束,也可在其相對的一端留出足夠的空間以便能拆卸殼體。
  釺焊板式換熱器不得在超過銘牌規定的條件下運行。應經常對管,殼程介質的溫度及壓降進行監督,分析換熱管的泄漏和結垢情況。管殼式釺焊板式換熱器就是利用管子使其內外的物料進行熱交換、冷卻、冷凝、加熱及蒸發等過程,與其他設備相比較,其餘腐蝕介質接觸的表麵積就顯得非常大,發生腐蝕穿孔結合處鬆弛泄漏的危險性很高,因此對釺焊板式換熱器的防腐蝕和防泄漏的方法也比其他設備要多加考慮,當釺焊板式換熱器用蒸汽來加熱或用水來冷卻時,水中的溶解物在加熱後,大部分溶解度都會有所提高,而硫酸鈣類型的物質則幾乎沒有變化。冷卻水經常循環使用,由於水的蒸發,使鹽類濃縮,產生沉積或汙垢。又因水中含有腐蝕性溶解氣體及氯離子等引起設備腐蝕,腐蝕與結垢交替進行,激化了鋼材的腐蝕。因此必須經過清洗來改善釺焊板式換熱器的性能。由於清洗的困難程度是隨著垢層厚度或沉積的增加而迅速增大的,所以清洗間隔時間不宜過長,應根據生產裝置的特點,換熱介質的性質,腐蝕速度及運行周期等情況定期進行檢查,修理及清洗。
  釺焊板式換熱器的應用廣泛,日常生活中取暖用的暖氣散熱片、汽輪機裝置中的凝汽器和航天火箭上的油冷卻器等,都是釺焊板式換熱器。它還廣泛應用於化工石油、動力和原子能等工業部門。它的主要功能是保證工藝過程對介質所要求的特定溫度,同時也是提高能源利用率的主要設備之一。
  釺焊板式換熱器既可是一種單獨的設備,如加熱器、冷卻器和凝汽器等;也可是某一工藝設備的組成部分,如氨合成塔內的熱交換器。
  由於製造工藝和科學水平的限製,早期的釺焊板式換熱器隻能采用簡單的結構,而且傳熱麵積小、體積大和笨重,如蛇管式釺焊板式換熱器等。隨著製造工藝的發展,逐步形成一種管殼式釺  焊板式換熱器,它不僅單位體積具有較大的傳熱麵積,而且傳熱效果也較好,長期以來在工業生產中成為一種典型的釺焊板式換熱器。
  二十世紀20年代出現板式釺焊板式換熱器,並應用於食品工業。以板代管製成的釺焊板式換熱器,結構緊湊,傳熱效果好,因此陸續發展為多種形式。30年代初,瑞典首次製成螺旋板釺焊板式換熱器。接著英國用釺焊法製造出一種由銅及其合金材料製成的板翅式釺焊板式換熱器,用於飛機發動機的散熱。30年代末,瑞典又製造出第一台板殼式釺焊板式換熱器,用於紙漿工廠。在此期間,為了解決強腐蝕性介質的換熱問題,人們對新型材料製成的釺焊板式換熱器開始注意。
  60年代左右,由於空間技術和尖端科學的迅速發展,迫切需要各種高效能緊湊型的釺焊板式換熱器,再加上衝壓、釺焊和密封等技術的發展,釺焊板式換熱器製造工藝得到進一步完善,從而推動了緊湊型板麵式釺焊板式換熱器的蓬勃發展和廣泛應用。此外,自60年代開始,為了適應高溫和高壓條件下的換熱和節能的需要,典型的管殼式釺焊板式換熱器也得到了進一步的發展。70年代中期,為了強化傳熱,在研究和發展熱管的基礎上又創製出熱管式釺焊板式換熱器。
  釺焊板式換熱器按傳熱方式的不同可分為混合式、蓄熱式和間壁式三類。
  混合式釺焊板式換熱器是通過冷、熱流體的直接接觸、混合進行熱量交換的釺焊板式換熱器,又稱接觸式釺焊板式換熱器。由於兩流體混合換熱後必須及時分離,這類釺焊板式換熱器適合於氣、液兩流體之間的換熱。例如,化工廠和發電廠所用的涼水塔中,熱水由上往下噴淋,而冷空氣自下而上吸入,在填充物的水膜表麵或飛沫及水滴表麵,熱水和冷空氣相互接觸進行換熱,熱水被冷卻,冷空氣被加熱,然後依靠兩流體本身的密度差得以及時分離。
  蓄熱式釺焊板式換熱器是利用冷、熱流體交替流經蓄熱室中的蓄熱體(填料)表麵,從而進行熱量交換的釺焊板式換熱器,如煉焦爐下方預熱空氣的蓄熱室。這類釺焊板式換熱器主要用於回收和利用高溫廢氣的熱量。以回收冷量為目的的同類設備稱蓄冷器,多用於空氣分離裝置中。
  間壁式釺焊板式換熱器的冷、熱流體被固體間壁隔開,並通過間壁進行熱量交換的釺焊板式換熱器,因此又稱表麵式釺焊板式換熱器,這類釺焊板式換熱器應用最廣。
  間壁式釺焊板式換熱器根據傳熱麵的結構不同可分為管式、板麵式和其他型式。管式釺焊板式換熱器以管子表麵作為傳熱麵,包括蛇管式釺焊板式換熱器、套管式釺焊板式換熱器和管殼式釺焊板式換熱器等;板麵式釺焊板式換熱器以板麵作為傳熱麵,包括板式釺焊板式換熱器、螺旋板釺焊板式換熱器、板翅式釺焊板式換熱器、板殼式釺焊板式換熱器和傘板釺焊板式換熱器等;其他型式釺焊板式換熱器是為滿足某些特殊要求而設計的釺焊板式換熱器,如刮麵式釺焊板式換熱器、轉盤式釺焊板式換熱器和空氣冷卻器等。
  釺焊板式換熱器中流體的相對流向一般有順流和逆流兩種。順流時,入口處兩流體的溫差最大,並沿傳熱表麵逐漸減小,至出口處溫差為最小。逆流時,沿傳熱表麵兩流體的溫差分布較均勻。在冷、熱流體的進出口溫度一定的條件下,當兩種流體都無相變時,以逆流的平均溫差最大順流最小。
  在完成同樣傳熱量的條件下,采用逆流可使平均溫差增大,釺焊板式換熱器的傳熱麵積減小;若傳熱麵積不變,采用逆流時可使加熱或冷卻流體的消耗量降低。前者可節省設備費,後者可節省操作費,故在設計或生產使用中應盡量采用逆流換熱。
  當冷、熱流體兩者或其中一種有物相變化(沸騰或冷凝)時,由於相變時隻放出或吸收汽化潛熱,流體本身的溫度並無變化,因此流體的進出口溫度相等,這時兩流體的溫差就與流體的流向選擇無關了。除順流和逆流這兩種流向外,還有錯流和折流等流向。
  在傳熱過程中,降低間壁式釺焊板式換熱器中的熱阻,以提高傳熱係數是一個重要的問題。熱阻主要來源於間壁兩側粘滯於傳熱麵上的流體薄層(稱為邊界層),和釺焊板式換熱器使用中在壁兩側形成的汙垢層,金屬壁的熱阻相對較小。
  增加流體的流速和擾動性,可減薄邊界層,降低熱阻提高給熱係數。但增加流體流速會使能量消耗增加,故設計時應在減小熱阻和降低能耗之間作合理的協調。為了降低汙垢的熱阻,可設法延緩汙垢的形成,並定期清洗傳熱麵。
  一般釺焊板式換熱器都用金屬材料製成,其中碳素鋼和低合金鋼大多用於製造中、低壓釺焊板式換熱器;不鏽鋼除主要用於不同的耐腐蝕條件外,奧氏體不鏽鋼還可作為耐高、低溫的材料;銅、鋁及其合金多用於製造低溫釺焊板式換熱器;鎳合金則用於高溫條件下;非金屬材料除製作墊片零件外,有些已開始用於製作非金屬材料的耐蝕釺焊板式換熱器,如石墨釺焊板式換熱器、氟塑料釺焊板式換熱器和玻璃釺焊板式換熱器等。 

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