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螺旋板式换热器发展优势及泄漏问题解决分析

来源:无锡中凡工业装备有限公司浏览量:载入中...发布时间:2021.12.24


  螺旋板式换热器发展概况 螺旋板式换热器是在1930年由瑞典一家公司首先提出 的,随后英国、联邦德国、荷兰、捷克、前苏联等,日本和 美国都开始进行研究设计和制造,随之开始批量生产。我 国是1950年开始使用螺旋板式换热器,首先是应用在化工领 域,应用成功之后随之开始仿制。到1960年有了专门加工生 产螺旋板的卷床,专业化的机械设备提高了产品统一化的质 量并能够进行批量生产。到1970年时,原一机部通用机械研究所和苏州化工机械厂开始着手编制相应的规范,随后与原 大连工学院协作对螺旋板式换热器的传热和流体阻力进行 了系统的研究。1973年正式由通用机械研究所颁布了标准JB 1287—1973《不可拆式螺旋板式换热器设计选用手册》,推动了螺旋板式换热器在国内的制造发展和推广并扩大了其应 用的领域。

  螺旋板式换热器的结构形式及特点 螺旋板式换热器是由两张平行的金属板卷制成两个螺旋 形(螺旋线分为多种)通道,冷热流体之间通过螺旋板壁进 行换热,与常规意义上的板式换热器类似但更具优势。

1)其本身有非常好的传热性能。由于结构的特殊性 其不存在流体流动死区,定距柱及螺旋通道对流动的扰动 降低了流体的临界雷诺数,在单纯的水相互换热时螺旋板 式换热器的传热系数可达3000W/(m2 ·K)。

2)有着很强的自清理能力,不易结垢和沉积,结垢后 容易清洗。从螺旋通道结构上看为宽扁的矩形,提高介质 的流速,运行的物料很难在内部板表面存留。若选择单流 道结构,流速高,污垢不易沉积,流道内更不易堵塞。

3)换热介质整体热量损失低。由于结构的特殊性, 热介质通过中心接管直接进入螺旋板式换热器进行换热, 设备结构紧凑对外散热面积相对小,外部加之隔热保温措 施,使螺旋板式换热器整体介质热量损失降低。

4)可以实现温差较小的两换热介质进行换热。在螺 旋板式换热器中,冷热介质一般按逆流操作,螺旋板式换 热器的优势在于可以通过降低板宽来相应的增加板长,增 大两种介质换热的相对换热渐变区。出口温度能够精确地 控制,端差可达到2℃,能够充分利用低温热源。

5)温度差所带来的设备应力低。若设定传热系数为 定值,冷热流体温度沿螺旋板板长方向呈线性变化。由于螺旋通道为整体结构,内部不存在温度的突变区,螺旋板 的热胀冷缩量就被螺旋体的通道间隙均匀吸收。螺旋板式 换热器冷热流体的温差在200℃以内是不需要设置热胀冷缩的特殊结构。

6)结构紧凑。换热器的尺寸计算方法,不论是通 过传热面积A得到的螺旋通道长L,还是已知换热器外径 D0,都需要以螺线终点判别式,首先算出螺旋通道终点的 圈数N或螺旋板终点的圈数NP,再按螺线方程进行相关计 算[1]。通过计算方法可知螺旋板式换热器和普通意义上的 板式换热器都是紧凑换热器的典型。其换热效率比其 余类型的要大很多。

7)承压能力较差。换热器的设计既要保证承受内压 时的强度,又要保证承受外压时的刚度。由于结构的限 制,承受外压情况下刚度较差,一般情况设计压力要求 <1.6MPa直径受加工设备影响,要求直径D<2500mm。

8)缺点为检修难度大。由于结构上的限制,一 旦发生泄漏就很难查找和维修(对不可拆螺旋板式换热 器),都是整个报废,对腐蚀性强的介质,应选用耐腐蚀 性能好的材料。

  螺旋板式换热器漏点判断及修复

1)如外部泄漏,可直接用同材质板进行贴补焊接消掉

2)如内部泄漏用单面水压保持实验来判断漏点位置, 尽量在一次试压过程中查找出所有漏点,在换热器实施检修 前,要对腐蚀情况进行评估,确定是否有检修的必要。按照 漏点的位置从换热器外层开始开孔,由于板间距离短,开 孔时应注意保护,开孔时尽量使用砂轮这类无热飞溅的方 式,尽量不使用气刨、等离子等飞溅粘接性强的方式,以免 清渣困难。割出的孔应为椭圆形,且尺寸应是外层较大,向 里逐渐减小。在开孔完毕后,要对留在每层板上的开口进行 边缘打磨,这是在对焊回补板时,回补板与每层螺旋板能否 贴紧焊牢的关键,焊接时应尽量使用无焊渣的氩弧焊接方 式,如不具备条件,注意尽量将焊渣清出,不能残留在换热 器内。从换热器上割下来的板料,不允许再次使用,应使用 新板,新板要与换热器螺旋板相同的材料和厚度,且也为椭 圆形,并做成和换热器每层螺旋板弧度相一致的弧形,焊接 完成后要进行酸洗钝化和无损检测。

3)在漏点修复完成后,应再次进行单面水压保持实 验来判断是否还有漏点,确保修复完成后进行换热器清 洗,消除检修残留物。

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