缠绕管式换热器范文

缠绕管式换热器范文（精选6篇）

篇1：缠绕管式换热器范文

列管式换热器简介

列管式换热器

[1]

列管式换热器是目前化工及酒精生产上应用最广的一种换热器。它主要由壳体、管板、换热管、封头、折流挡板等组成。所需材质，可分别采用普通碳钢、紫铜、或不锈钢制作。在进行换热时，一种流体由封头的连结管处进入，在管流动，从封头另一端的出口管流出，这称之管程；另-种流体由壳体的接管进入，从壳体上的另一接管处流出，这称为壳程列管式换热器。

列管式换热器的种类 固定管板式换热器

这类换热器的结构比较简单、紧凑、造价便宜，但管外不能机械清洗。此种换热器管束连接在管板上，管板分别焊在外壳两端，并在其上连接有顶盖，顶盖和壳体装有流体进出口接管。通常在管外装置一系列垂直于管束的挡板。同时管子和管板与外壳的连接都是刚性的，而管内管外是两种不同温度的流体。因此，当管壁与壳壁温差较大时，由于两者的热膨胀不同，产生了很大的温差应力，以至管子扭弯或使管子从管板上松脱，甚至毁坏换热器。

为了克服温差应力必须有温差补偿装置，一般在管壁与壳壁温度相差50℃以上时，为安全起见，换热器应有温差补偿装置。但补偿装置（膨胀节）只能用在壳壁与管壁温差低于60～70℃和壳程流体压强不高的情况。一般壳程压强超过0.6Mpa时由于补偿圈过厚，难以伸缩，失去温差补偿的作用，就应考虑其他结构。浮头式换热器

换热器的一块管板用法兰与外壳相连接，另一块管板不与外壳连接，以使管子受热或冷却时可以自由伸缩，但在这块管板上连接一个顶盖，称之为“浮头”，所以这种换热器叫做浮头式换热器。其优点是：管束可以拉出，以便清洗；管束的膨胀不变壳体约束，因而当两种换热器介质的温差大时，不会因管束与壳体的热膨胀量的不同而产生温差应力。其缺点为结构复杂，造价高。填料函式换热器

这类换热器管束一端可以自由膨胀，结构比浮头式简单，造价也比浮头式低。但壳程内介质有外漏的可能，壳程中不应处理易挥发、易燃、易爆和有毒的介质。U型管式换热器

U形管式换热器，每根管子都弯成U形，两端固定在同一块管板上，每根管子皆可自由伸缩，从而解决热补偿问题。管程至少为两程，管束可以抽出清洗，管子可以自由膨胀。其缺点是管子内壁清洗困难，管子更换困难，管板上排列的管子少。优点是结构简单，质量轻，适用于高温高压条件。

列管式换热器的折流挡板

为提高壳程流体流速，往往在壳体内安装一定数目与管束相互垂直的折流挡板。折流挡板不仅可防止流体短路、增加流体流速，还迫使流体按规定路径多次错流通过管束，使湍动程度大为增加。常用的折流挡板有圆缺形和圆盘形两种，前者更为常用。列管式换热器的多壳程换热器

列管式换热器必须从结构上考虑热膨胀的影响，采取各种补偿的办法，消除或减小热应力，根据所采取的温差补偿措施。列管式换热器主要技术参数 列管式换热器渗漏解析

换热器渗漏是换热器使用中最为常见的设备管理问题，渗漏主要是腐蚀造成的，少部分是由于换热器选型和换热器本身的制造工艺缺陷，列管式换热器的腐蚀形式基本有两种：电化学腐蚀和化学腐蚀。列管式换热器在制作时，管板与列管的焊接一般采用手工电弧焊，焊缝形状存在不同程度的缺陷，如凹陷、气孔、夹渣等，焊缝应力的分布也不均匀。使用时管板部分一般与工业冷却水接触，而工业冷却水中的杂质、盐类、气体、微生物都会构成对管板和焊缝的腐蚀。这就是我们常说的电化学腐蚀。研究表明，工业水无论是淡水还是海水，都会有各种离子和溶解的氧气，其中氯离子和氧的浓度变化，对金属的腐蚀形状起重要作用。另外，金属结构的复杂程度也会影响腐蚀形态。因此，管板与列管焊缝的腐蚀以孔蚀和缝隙腐蚀为主。从外观看，管板表面会有许多腐蚀产物和积沉物，分布着大小不等的凹坑。以海水为介质时，还会产生电偶腐蚀。化学腐蚀就是介质的腐蚀，换热器管板接触各种各样的化学介质，就会受到化学介质的腐蚀。另外，换热器管板还会与换热管之间产生一定的双金属腐蚀。一些管板还长期处于腐蚀介质的冲蚀中。尤其是固定管板换热器, 还有温差应力, 管板与换热管联接处极易泄漏,导致换热器失效。

综上所述，影响换热器管板腐蚀的主要因素有：

（1）介质成分和浓度：浓度的影响不一，例如在盐酸中，一般浓度越大腐蚀越严重。碳钢和不锈钢在浓度为50%左右的硫酸中腐蚀最严重，而当浓度增加到60%以上时，腐蚀反而急剧下降；

（2）杂质：有害杂质包括氯离子、硫离子、氰离子、氨离子等，这些杂质在某些情况下会引起严重腐蚀

（3）温度：腐蚀是一种化学反应，温度每提升 10℃，腐蚀速度约增加1~3倍，但也有例外；

（4）ph值：一般ph值越小，金属的腐蚀越大；

（5）流速：多数情况下流速越大，腐蚀也越大。列管式换热器渗漏解决

通常大多数企业的做法就是尽量采购质量高的换热器，经过细心维护，让换热器寿命尽可能的延长，不可避免的出现渗漏以后，就会被迫停机堆焊，2～4人需要几天时间才能修复完成，如果企业高薪聘请的高级焊工，还能保证换热器继续使用一段时间，如果焊工的技术一般，那么就会造成更多的漏点甚至报废，企业不得不更换新的换热器，这是由于此种传统方法造成的种种弊端，完全不能保证企业的安全连续性生产，因此，众多企业积极寻求新技术解决换热器渗漏问题，通过引入福世蓝高分子复合材料的耐腐蚀性和抗冲刷性，通过提前对新换热器的保护，这样不仅有效治理了新换热器存在的焊缝和砂眼问题，更避免了使用后化学物质腐蚀换热器金属表面和焊接点，在以后的定期维修时，也可以涂抹福世蓝高分子复合材料来保护裸露的金属；即使使用后出现了渗漏现象，也可以通过福世蓝技术及时修复，避免了长时间的堆焊维修影响生产。正是由于此种精细化的管理，才使得换热器渗漏问题出现的概率大大降低，不仅降低了换热器的设备采购成本，更保证了产品质量、生产时间，提高了产品竞争力。

篇2：缠绕管式换热器范文

设计题目：列管式换热器的设计

班级：

设计者：

学号：

设计时间：2013 年 5 月 12 日~19 日

指导老师： 食品工程原理课程设计

目录

1.1 概述.............................................................................................................................................3

1.2 换热器的结构与类型..................................................................................................................3

1.2.1 列管式换热器的基本构型与流体行程.....................................................................................4

1.2.2 列管式换热器的类型.................................................................................................................5

1.3 列管式换热器的主要部件...........................................................................................................7

1.3.1 换热管.........................................................................................................................................7

1.3.2 管板.............................................................................................................................................9

1.3.3 封头、管箱、分程隔板.............................................................................................................9

1.3.4 折流挡板的选用.......................................................................................................................10

1.3.5 其他主要部件...........................................................................................................................10

1.4 固定管板式换热器的优点.........................................................................................................11

1.5 确定设计方案............................................................................................................................12

1.5.1 选择换热器的类型...................................................................................................................12

1.5.2 流体流动途径的选择...............................................................................................................12

1.6 传热过程工艺计算....................................................................................................................13

1.6.1 冷热流体的物理性质...............................................................................................................13

...............................................................................................................14 1.6.2 传热面积的初步计算

1.7 核算...........................................................................................................................................16

.......................................................................................................................16 1.7.1 传热系数的计算 1.7.2 核算传热面积 A0......................................................................................................................19 1.7.3 核算压力降...............................................................................................................................20 1.6.3 结构设计及计算........................................................14

1.8 主要附属件的选定....................................................................................................................23

1.8.1 接管直径...................................................................................................................................23

1.8.2 封头的选用...............................................................................................................................24

1.8.3 管板的选择...............................................................................................................................24

1.8.4 管板与管子连接.......................................................................................................................25

1.8.5 管箱的选择...............................................................................................................................25

1.8.6 定距管.......................................................................................................................................26

1.8.7 拉杆的选择及数量...................................................................................................................26

1.8.8 各零件的选用...........................................................................................................................27

1.9 主题装置图的绘制（见 A1 图纸）...........................................................................................27

2.0 附表...........................................................................................................................................27

2.1 收获及感想.........................................................................................................错误!未定义书签。

2.2 主要参考文献............................................................................................................................30 / 32

食品工程原理课程设计

《食品工程原理及单元操作》课程设计任务

班级：

姓名：

设计一台用饱和水蒸气（表压 400～500kPa）加热水的列管式固 定管板换热器，水流量为 80（t/h），水温由20℃ 加热到 60℃。

1、设计项目：

①热负荷

②传热面积 ④外壳直径及长度 ⑤接管直径

2.设备图主视图、左视图（部分剖）。0 号、1 号或 A4 纸（4 号）画图 3.设备管口表零部件明细表，标题栏表。

管子排列 外壳及管板厚度 ③⑥2 / 32

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1.1 概述

在不同温度的流体间传递热能的装置称为热交换器，简称为换热器。在换热器中至少要有两种温度不同的流体，一种流体温度较高，放出热量；另一种流体则温度较低，吸收热量。35％～40％。随着我国工业的不断发展，对能源利用、开发和节约的要求不断提高，因而对换热器的要求也日益加强。换热器的设计、制造、结构改进及传热机理的研究十分活跃，一些新型高效换热器相继问世。

随着换热器在工业生产中的地位和作用不同，换热器的类型也多种多样，不同类型的换热器各有优缺点，性能各异。在换热器设计中，首先应根据工艺要求选择适用的类型，然后计算换热所需传热面积，并确定换热器的结构尺寸。按用途不同可分为：加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器、再沸器、深冷器、过热器等。按传热方式的不同可分为：混合式、蓄热式和间壁式，列管式换热器是间壁式换热器的主要类型，也是应用最普遍的一种换热设备。按其结构类型分，有列管式、板面式、版壳式、螺旋板式、板翅式、管翅式等。

列管式换热器发展 较早，设计资料和技术数据较完整，目前在许多国家都已有系列化标准产品。虽然在换热效率、紧凑性材料消耗等方面还不及一些新型换热器，但它具有结构简单、牢固、耐用，适应性强，操作弹性大，成本较低等优点，因此仍是化工、石化、石油炼制等工业中应用最广泛的换热设备。

1.2 换热器的结构与类型 / 32

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1.2.1 列管式换热器的基本构型与流体行程

列管式换热器主要由壳体、换热管束、管板、封头等部件组成，图 2-1 为它的基本构型，此式为卧式换热器，此外还有立式的。在圆

筒形的壳体内装有换热管束，管束安装固定在壳体内两端的管板上。

封头用螺丝钉与壳体两端的法兰连接，如需检修或清洗，课将封头盖

拆除。

图 2-1 列管式换热器的基本构型

冷热流体在列管式换热器内进行热交换时，一种流体在管束与壳

体间的环隙内流动，其行程称为壳程；另一种流体在换热管内流动，其行程成为管程。如需换热器较大传热面积时，则应排列较多的换热

管束。为提高管程流体流速，强化传热，可将换热管分为若干组，称

为多管程。同样，为提高壳程流体的涡流程度，以提高对流传热系数，强化传热，可在壳体内安装横向式或纵向式的折流挡板。这样，壳程

流体的流速和流向可不断发生改变，使雷诺数在较低时

篇3：缠绕管式换热器泄漏修复

缠绕管换热器是一种高效换热设备, 广泛用于工业深冷, 集团公司使用的深冷氢回收装置11E001再生预热器即为缠绕管式换热器, 其特殊的结构和苛刻的工作条件给检修带来很大困难。换热器采用法国液空公司的专利技术, 为双联管缠绕结构, 分别走净化后的尾气和富氢气。换热管在芯筒与外壳之间的空间内按螺旋线形分层缠绕、相互间隔, 缠绕方向及流向相反, 层间以2mm厚20mm宽的铝带隔开;两种气体分别在上下共8个管箱内进入、汇合。燃料气走中间芯筒。换热器的结构和流程见图1。

整台换热器结构紧凑, 单位容积传热面积比较大, 每立方米传热面积为58.82m2, 同时, 传热强度大, 传热系数高, 流体在螺旋管内流动会形成二次环流, 强化了换热效果, 相当于同体积换热器换热效果的近10倍。换热器各部分所用材料见表1。

二、泄漏情况的确定

1. 事故的发现

设备在正常工艺操作下, 负荷为22km2/h, 入冷箱尾气含氢为62%, 出冷箱燃料气含氢为16%~20%。当运行中燃料含氢突然升高, 且确定HV11002、TV11006处于关闭状态无泄漏, 即可初步确认高压侧管子泄漏。此次泄漏事故中, 燃料气中氢的含量达到40%。进一步证实判断方法的正确性。

2. 泄漏系统确认

割下相关连接管线以及上、下所有管箱, 分别将尾气、氢以及燃料气出入口总管法兰盲死, 使设备与系统隔离。在壳侧接仪表空气 (0.5MPa) , 观察观察各系统压力表指示, 如果某系统有压力形成则证明该系统存在泄漏。此次泄露为氢系统泄露

3. 泄漏位置确认

在氢系统相应管箱管口抹肥皂水试漏, 将冒泡的管子做标记。之后在上管箱做记号的管中分别注水, 下管箱中有水流出的管口即为其对应下管口, 并判断该管泄漏;如果某标记上管口未发现对应的下管口, 则判断该管为断管。经试压确认, 这次此次泄露为氢系统泄露。共8根。

三、检修方案

1. 管箱解体

缠绕管换热器内部管路复杂, 易堵塞, 难疏通, 解体管箱时要避免杂质进入甚至堵管。管箱的解体最好使用砂轮切割, 但为了加快施工进度采用了碳弧气刨。需要注意的是气刨作业时不能直接切透, 否则容易造成换热管堵。应先使用碳弧气刨切薄, 然后使用砂轮机切透, 最后修磨。修磨工作可以在车床上进行, 气刨层要完全切除, 避免碳含量增加;坡口25°平整, 以利焊接。

2. 坏管处理方案

因为此类换热器换热管材料为AL+9%Ni, 过热将有很大的收缩变形, 加上低温高压的环境, 所以堵管工作不宜焊接, 可采用螺纹配合胶连接。

检修采取的胶为环氧类低温粘接专用胶, 有三种组分, 按质量比A∶B∶C=5∶1∶0.2配制。不同温度所需固化时间为60℃为8h, 100℃为2h, 130℃为1h。现场采用130℃环境固化1h, 需要用碘钨灯来烘烤辅助固化。

3. 堵管作业

将漏管和断管管端磨平, 钻孔攻丝, 以丝堵涂密封胶将两端堵死, 适当加热加速固化。这种处理方法仅减小了介质的流通面积, 对换热影响不大。

4. 换热管试漏

堵管工作完成后, 密封上下所有管箱。在壳程用氮气加压至490k Pa, 保压6h。尾气和氢系统中压力表指示为0时, 表明修复良好。一旦未达到要求, 应打开箱管盖板, 进一步查漏修复。

5. 回装及上下管箱和相关管线焊接

管箱承受-196℃低温和10MPa的高压, 对焊缝的低温韧性要求很高, 必须严格控制焊缝中的杂质含量。焊接前需要对焊口100mm范围内使用丙酮清洗, 并采用保护性能好的氩弧焊焊接。管箱材料为德国DIN标准1.4404, 对应美国AISI标准316L, 焊丝应选用ER316L。为使焊缝得到有效的保护, 采取间隙式接头, 并在背后垫316L衬环的方法使焊缝得到充分保护。用塞尺检查时, 衬环与管箱内壁的间隙应<0.5mm。

修复工作完成后, 应按工艺要求对各组件回装焊接。管道的焊接与管箱相同。焊后100%射线探伤, 所有焊缝均须达Ⅱ级以上。相关焊口尺寸见图2。

四、高压试验及修复效果

1. 准备工作

所有阀门、安全阀经检查调试合格, 安装复位。试压用接管、阀门, 应严格检查, 压力表采用PN15680KPa, 1.5级表, 气源为干燥洁净氮气。

2. 试压标准

试压严格按设备试压曲线进行, 压力以每30min、980k Pa缓缓上升, 每升高980k Pa, 保压30min, 并用肥皂水检查各个泄漏点及各焊接处, 如有泄漏做好标记。达到给定压力值11370k P后, 保压6h, 压力每小时降2940k Pa以下, 为密封合格。

换热器自2008年7月大修后, 设备运行状态良好, 氢回收率达到80%, 接近设计值90%, 检修工作达到了预期目的。

摘要：缠绕管式换热器检修方案, 包括管箱解体、坏管处理、堵管作业、换热管试漏、回装及上下管箱和相关管线焊接。

篇4：缠绕管式换热器范文

【关键词】绕管式换热器 结构形式特点 未来发展趋势

一、绕管式换热器的结构形式特点

（一）结构构成原理

缠绕管式换热器（Spiral Wounded Heat Exchanger）相对于普通的列管式换热器具有不可比拟的优势，其适用的温度范围广，适应热冲击，能够自身消除热应力，紧凑度非常高，由于自身具有特殊的构造，使得其流场充分发展，不存在流动死区，其中最特别的是，通过设置多股管程（壳程单股），能够在一台设备内满足多股流体的同时换热。绕管式换热器是在芯筒与外筒之间的空间内将传热管按螺旋线形式交替缠绕而成的，相邻两层螺旋状传热管的螺旋方向是相反的，并采用具有特殊形状的定距件，使之能够保持一定的间距。

缠绕管可以采用单根绕制而成，也可采用两根或者多根组焊后一起然后绕制而成。管内可以通过一种的称为单通道型绕管式换热器；也可分别通过几种不同的介质，而每种介质所通过的传热管最后均汇集在各自的管板上，构成的换热器称为多通道型缠绕管式换热器。区别于平常所用的直管式换热器，绕管式换热器的优势是，不仅仅换热管加长了，有足够的流程使物料在其中流通和热交换，同时保持流体在壳程内的压力平衡，平均了热能分布，这样在实际的使用中，大大地提高了换热效率与传热能力。

（二）技术特色绕管式换热器的三大技术特色

技术特色绕管式换热器的三大技术特色或者说是技术精髓为：精准的换热管间距、合理的管层数量以及层间距、全自动化的机器人焊接流程。

1、精准的换热管间距不锈钢管材因为其材质的特殊性而导致了在弯曲或者缠绕的时候很难具有塑性，为实现所有换热管的间距都是统一的这一技术要求带来了很大的困难，这就要求我们在加工时需要完备的技术和丰富的经验，而正是原装进口的高精度设备和顶尖的缠绕工艺为我们机械的生产提供了基础。

2、合理的管层数量以及层间距在换热管束缠绕时，每层相对的管径都在发生着变化，盘绕角度又要保持一致，要保证每根换热管的长度基本相同确实是很难做到的。而设计师设计出了每层换热管不同数量，以及合理的层间距就完美地攻克了这一难题，同时也解决了复杂换热条件下的流道要求。

3、全自动化的机器人焊接流程在设备生产的过程当中，采用全自动化的机器人焊接，以保证所有焊点尤其是在管板焊接都实现了标准统一，安全性能极高。

（三）绕管式换热器应用于工程的主要优点

1、结构紧凑，单位容积具有较大的传热面积。对管径8～12mm的传热管，每立方米容积的传热面积可达100～170平方米。

2、可同时进行多种介质的传热。

3、管内的操作压力高，目前国外最高操作压力可达2000多MPa。

4、传热管的热膨胀可自行进行补偿。

5、换热器容易实现大型化发展。

二、应用情况

国内主要应用领域目前，绕管式换热器在我国主要应用于化肥合成氨装置（美国德士古工艺）中甲醇洗工段，在全国共有近20套此类装置，每套装置中有6台绕管式换热器。在国内，绕管换热器主要应用在同时处理多种介质、在小温差下需要传递较大热量且管内介质操作压力较高的地方，如制氧等低温过程中使用的换热设备等。除此以外，在其他领域应用也很多，例如，蒸馏回流系统，浓缩系统，精馏系统，尾气余热回收系统，中药提取系统，高温瞬时灭菌系统，CIP清洗系统，民用暖通系统，工艺物料的加热和冷却等等。正常换热器的使用寿命大概为12年至20年左右，一般情况下企业可以根据实际情况和使用寿命期限来有计划的进行调试或者更换。如果管理不到位机器就很容易出现故障，那样会给企业带来很大的经济损失。

在国外，绕管式换热器被广泛应用于大型空气分离装置的过冷器及液化器（如，液体氧、液体氨装置）。林德公司曾在合成氨甲醇洗系统中推出的绕管式换热器系列设备就充分发挥了该种换热器的实际作用。

三、绕管式换热器的应用趋势

（一）绕管式换热器的大型化趋势

由于绕管式换热器结构的特殊性，它的封头虽然很小，但是管子可以长达数百米，目前已开发制造了一些大型的绕管式换热器。随着装置的大型化趋势不断发展，要求绕管换热器也要不断增大。但是目前普通列管式换热器由于管子的限制，是无法把换热器做大的。

（二）绕管换热器的高温化趋势

绕管式换热器必备的性能就是高效的换热性能，但其目前基本上只应用于深冷装置。从2001年开始，合肥通用所等企业开始专注研究能够应用于高温场合的绕管式换热器，并且，于2002年在镇海炼化投入使用，这种换热器所采用的是CrMo钢耐高温材料。经过几年运行，该换热器的性能能够完全达到使用要求，而且质量也很可靠。这种产品的成功应用大大拓宽了绕管式换热器的应用领域，使其可以从低温应用领域转向高温应用领域。如果介质允许，在炼油行业也是可以应用绕管式换热器的。

（三）绕管式换热器的高压化趋势

目前，绕管式换热器多应用于壳程压力高而管程压力低的地方，一般壳程压力能够达到15.0MPa，但是管程压力普遍小于5.0MPa。由于绕管式换热器的结构特点为：管板小，壳程压力大，两端入口封头较小，所以该结构能克服一般的高压换热器的缺点。普通高压换热器一般都是采用浮头式或者U形管式，当压力提高时，不仅加大了壳体厚度，而且还会大幅度提高法兰的强度等级。而绕管式换热器却可以利用其加长的长度来增大面积，而且两端的小管板也使得连接的法兰减小，这样会将制作工艺简单化。目前，国内某些单位正在研究用绕管式换热器逐步替代炼油行业中的一些高压换热器，如，加氢裂化和重整装置等。

结语：

总之，随着科技的不但发展，高新技术的应用会越来越多，越来越深入，绕管式换热器是一种新型高效换热器，它的优势是不言而喻的，在日后的生产制造过程中它一定会有更广阔的应用空间，它的发挥的作用会越来越大。

【参考文献】

[1]张贤安，陈永东，王健良 缠绕式换热器的工程应用.大氮肥，2004，27（1）：9～11

[2]陈永东.我国换热器的技术进展.第二届全国换热器学术会议论文集.2002

[3]都跃良.首台15CrMo缠绕管式换热器的制造.化工机械，2004，31（3）：165～166

[4]都跃良，陈永东，张贤安.大型多股流绕管换热器的制造.压力容器，21（6）：26～29

篇5：翅片管式换热器除霜方式探讨

总结相关研究结果可以得到如下结论:1) 在结霜初期传热系数逐渐增大, 这可归结为霜开始形成时表面粗糙度增大, 使传热面积增大, 同时气流扰动增强。2) 随着霜层逐渐增厚, 热阻随之增大, 传热系数减小。3) 传热系数受相对湿度影响较大, 相对湿度高, 则传热系数大。当霜层增厚时, 传热系数减小。

1常用除霜方法

1) 人工除霜。操作人员手拿清除工具直接在蒸发器的表面上去除凝霜的方法称人工除霜, 一般适用于大型冷藏库。人工除霜的特点是落霜不融化, 在除霜过程中蒸发器也可照样正常工作, 基本不影响库房温度的恒定, 所以最适合于冻结物冷藏间的排管除霜。但融霜时人员要进入库内操作, 工作条件较差, 且要增加人员发热耗冷量和人工费用。

2) 水冲霜。将喷水管装于蒸发器的上方, 除霜时通过喷水管向霜层表面均匀喷射带有一定压力的水, 这种除箱方法称为水冲霜。水冲霜方法只能用于冷风机的除霜, 一般和热气融霜结合应用, 单独使用时只适合于冷风机结霜速度慢、霜层比较薄的情况, 水冲霜的优点是除霜操作简单且易于实现自动控制, 缺点是电耗水耗较大, 除霜成本较高。

3) 热气融霜。由于目前多数食品冷库用氨制冷系统, 所以热气融霜又称热氨融霜。该方法是把蒸发器作为冷凝器使用, 利用四通阀实现转化。融霜前必须排除蒸发器里原有的低温制冷剂液体, 因此热氨融霜的制冷系统需要设置排液设施来承接融霜前蒸发器内的残液和融霜过程中热气凝成的液体。

4) 电热融霜。电热除霜是用电加热提供化霜热, 多用在翅片管式冷风机上, 适合于小型制冷装置或单个库房。电热元件附在翅片上, 为了防止融化后的霜水在排出库房之前再次结冰, 还必须在接水盘和排水管上系绕带状加热器, 融化后的霜水应及时排到库外。电热除霜具有系统简单、除霜完全、实现控制简单的优点, 在小型装置上广泛采用。主要缺点是耗能, 单纯用电热来融化霜层的除霜方法是所有方法中能耗代价最高的。在大中型冷库的制冷系统中一般很少使用纯热电融霜的方法。

5) 压缩空气除霜。连续冻结式食品速冻装置在工作期间的中途除霜 (一般用热气融霜+水冲霜) 会严重影响装置的生产能力, 浪费生产资料和提高生产成本 (因为除霜期间生产工人要原地待命) 。无霜式速冻装置的问世解决了“中途除霜”的各种弊端。这种速冻装置采用压缩空气巡回式喷射蒸发器表面, 随时清除蒸发器表面的微小凝霜, 使蒸发器表面始终保持“无霜”的状态。这是一种针对特殊生产工艺的除霜方法, 它的优势在于保证制冷系统的连续工作, 从而提高装置的日产量。但由于需要压缩空气, 融霜过程也是比较耗电的, 另外装置的价格昂贵也是一大缺点。

2除霜能耗

2.1蒸发器除霜时输入的总热量

其中, Q1为霜层溶解成0℃的水所需的热量;Q2为蒸发器、水盘、金属框架升温的加热量;Q3为蒸发器盘管内残存制冷剂工质的吸热量;Q4为对周围环境的加热量。

从达到良好的除霜效果和节能的角度考虑, 除了Q1是必要的, Q2, Q3, Q4的值应越小越好。因为当库房投入正常运行时, 这部分的热量必须要消耗制冷量来抵消, 这将付出不必要的能耗。为了降低这部分附加能耗, 可以采取一系列相应的措施。

2.2除霜效率η

除霜效率η为霜层融化成0℃的水所需热量Q1与除霜时所需的总热量Q的比值, 即:。电热融霜是由盘管的外部加热, 而热气融霜可以从霜层内部加热, 霜容易从冷却表面脱落, 所以实际上融霜的热量比理论值小得多。同时, 霜层融化由内到外, 在融霜初期没有水蒸气向蒸发器外逸出。只有当霜融化脱落后, 肋管上的热才向外辐射, 但此时除霜阶段也趋于结束, 因此与库内及周围围护结构的换热量少, 其除霜效率比较高, 热气除霜操作复杂, 只适用于制冷剂直接蒸发系统。

2.3霜的融化热Q1

其中, Gf为欲被融化的霜层重量, kg, 可根据蒸发器的外表面积、霜层厚度和霜层的平均密度计算得到;Cpf为霜层的平均比热;tf为霜层的平均温度, 根据情况在蒸发温度和冷库温度之间取值;rf为霜的融化热。

3新型三对称大直径圆孔翅片管式蒸发器的结霜实验

3.1新型翅片的节能情况

经过反复实验的比较, 三对称圆孔翅片的强化传热效果最好, 主要表现在:1) 与平翅片相比较, 制冷量最大提高了16.87%, 平均提高了9.1%。2) 翅片表面传热系数与矩形平翅片相比, 最大提高了80.15%, 最小提高了49.66%, 平均提高了64.29%。3) 能效比COP值最大提高30.16%, 最小提高14.95%, 平均提高22.93%。

3.2实验目的

通过结霜实验, 掌握新型翅片管式换热器的结霜特征。针对其特征对电热除霜方式进行改进。即研究电热除霜管的布置方式及其布置位置, 提出高效的除霜方法, 这种方法既要节省电能, 又要有利于换热。

3.3新型翅片管式换热器结霜情况

实验中, 三对称圆孔翅片管式蒸发器的结霜一开始是沿基管的表面向管的径向方向增厚, 同时基管表面的结霜量明显厚于翅片表面, 原因如下:制冷剂是下进上出的, 下部基管与节流阀相连接, 从节流阀流出的氟利昂含气量较低, 制冷能力更强;再则由于重力的作用, 凝结水从翅片的顶部往下流, 汇集到底部上。

压缩机运行3 h后, 翅片管上的结霜量明显增大, 基管中间部分的空气流道有明显的堵塞现象, 这部分翅片表面积满了霜, 基管上的霜已相互连在一起。另外翅片管表面霜层分布非常不规则。压缩机运行5.5 h后停止时, 整个气流通道2/3面积积满了霜, 换热效果已严重恶化, 同时蒸发器的阻力也很大, 必须进行除霜。这时, 蒸发器底部的翅片管表面的结霜量明显比其他地方厚, 而且越靠近铜管翅片上的霜层越厚。另外由于圆孔对气流的扰动, 翅片管中心部位翅片的积霜量也明显增多。整个翅片管的中心和底部部位已被霜层堵塞。

4结语

实验中, 制冷换热器由三排翅片管组成。运行结束后, 第一排翅片已结满了霜;第二排翅片结了很少量的霜;第三排翅片未结霜。针对这一结霜特征, 电热除霜管只布置在第一排翅片上, 而第二、三排翅片因只结了很少量的霜或不结霜而不用布置除霜管。在布置除霜管时, 可以采用特定的布置方式, 使得除霜管在起到除霜作用的同时还能强化换热效果, 进一步提高制冷系统能效比。由于除霜管是针对了制冷换热器的结霜特征进行布置的, 只在第一排翅片布置即可节约全部布置2/3的电能。在接下来的试验中, 我们将对换热器的结霜规律进行进一步总结, 根据结霜的规律提出具体的电热除霜管布置方式。结合结霜和除霜特征, 找出最佳除霜点, 进行合理配置, 从而提高电热除霜的效率。

参考文献

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篇6：缠绕管式换热器范文

【关键词】列管式换热器结垢原因；解决方案

在化工企业生产中，列管式换热器作为最为典型的间壁式换热器，其由壳体、管束、管板、折流挡板和封头等部分组成。列管式换热器制造过程中可以利用多种材料，由于其传热面积大，传热效果好，而且结构较为简单，所以利用非常广泛。列管式换热器在使用过程中，由于其传热面积大，所以也极易在传热表面形成沉积物堆积而发生结垢现象，使表面的热阻升高，影响了热量的传递速度。而且一旦出现结垢的情况，则会导致流通面积减小，介质在流动过程中受到较大的阻力，从而增加其运行过程中的能耗。目前很多化工生产企业都是由于列管式换热器在使用中存在结垢问题，而影响了使用效果，从而造成经济上的损失。列管式换热器在运行过程中为了有效的避免和减少结垢问题所带来的影响，则需要从设计及清理方法上来进行预防和解决，及时进行维护和保养，有效的提高列管式换热器的传热能力，增加企业的收益。

1、列管式换热器结垢的原因

列管式换热器最易结垢的部位为管束的内外壁，当该位置形成污垢层后，则会导致换热器热传递能力下降，甚至会导致介质的流道受到阻塞。流体的性质、流速、速度、状态及换热器的参数等都会导致污垢的发生。

1.1流体的性质。列管换热器其主要是以水为其载热体，水作为换热器的流体，其性质不仅指水本身的性质，也包括水中夹带着的各种物质。所以当水在加温过程中，其内所含有的离子或是某些盐类会随着温度的升高而发生结晶，这些结晶会附着在换热管的表面，形成水垢，在水垢刚形成阶段，其还会较为松软，但随着时间的推移、传热效果的恶化，则会使水垢中的结晶开始失去，垢层开始变硬，并在换热管表面形成一层牢固的硬壳。

1.2流体的流速。在列管换热器运行中，流体的流速并不是越快越好，因为当流速增加时，可能会导致结垢的增加，但也会引起沉积物脱卸的速率增加，所以当流速增加时，可能总结垢的速率反而会降低。当处于运行中的列管换热器，其流速增加时，不仅换热器的系数会变大，而且所带来的磨损也会增大，使能耗增大，所以对于列管换热器流体的流速的控制，需要从能耗和污垢两个方面进行综合考虑。

1.3换热器的表面材料对于污垢的形成具有较大的影响。如果表面材料选择不当，则会在污垢形成过程中起到助推的作用。目前换热器表面材料可以选择的种类较多，如铜合金、碳钢、不锈钢、石墨、陶瓷等、这些材料有的对结垢具有抑制作用，同时非金属材料则不易发生结垢，但其导热性能相比于金属材料则要差一些。所以在进行换热器表面材料选择时，则需要综合多方面因素进行考虑。另外，换热器表面构造上存在着一些微小的凸起，这会导致对吸收能力和化学活性增加，极易导致污垢发生沉积。

2、列管式换热器结垢的具体解决方案

2.1设计阶段 列管式换热器结垢的防治措施，需要在设计阶段就进行充分的考虑，以减少运行阶段污垢的形成。设计时需要从以下几个方面进行综合考虑，需要能够在现场进行清洗，减少清洗进对设备的折卸，减少死区和低流速区，确保内流速的均匀、温度分布的均匀性，在保证合理压力及不会产生腐蚀的情况下，利用提高流速来减少污垢的形成，设计时还需要对换热器表面温度进行考虑，以减少污垢的形成。

2.2运行阶段

2.2.1维持设计条件 在运行时，为满足工艺需要，需调节流速和温度，从而与设计条件不同，然而应通过旁路系统尽量维持设计条件（流速和温度）以延长运行时间，推迟污垢的发生。

2.2.2运行参数控制 在换热器运行时，要定期测试流体中结垢物质的含量、颗粒大小和液体的pH值。

2.2.3维修措施良好 换热设备维修过程中产生的焊点、划痕等可能加速结垢过程形成。

2.2.4使用添加剂 针对不同类型结垢机理，可用不同的添加剂来减少或消除结垢形成。

2.2.5减少流体中结垢物质浓度 通常，结垢随着流体中结垢物质浓度的增加而增强，对于颗粒污垢可通过过滤、凝聚与沉淀来去除；对于结疤类物质，可通过离子交换或化学处理来去除；紫外线、超声、磁场、电场和辐射处理紫外线对杀死细菌非常有效。

2.3污垢的清理

2.3.1机械清理

机械清理对于管内污垢的清除还是具有较好效果的，对于管束发生轻微堵塞时，则需要利用不锈钢筋和低碳钢的圆盘从一头捅入，另一头拉的方法来清除污垢，而专用清管刷则可以用来清除轻薄的积垢。而对于管内结垢严重的情况，则需要利用软金属桶管来进行清理，对于管口发生堵塞的情况，则需要利用手工进行铲、削、刮和刷等方法来进行处理。机械清理能够很好的清除污垢，但其处理效率低，工作量大，而且容易对换热管造成伤害。

2.3.2高压水冲洗清理

高压水冲洗清理一是一种强力清洗法，通常用于清洗列管式換热器的管内垢层。它利用高压清洗泵打出的高压水，通过专用清洗枪直接将高压水射在需清洗部位，这种方法比人工清理和机械清理效果好，效率高但，对于设备存在结垢严重、垢层紧硬的换热器，此方法并不可取。

2.3.3化学清理

化学除垢是使用化学药品在列管换热器内进行循环，以溶解并消除污垢。喷淋法、浸泡法、强制循环法是在实际清洗中最基本的化学除垢法。实际应用中通常是两种方法混合使用，可以在不伤及金属和镀层的条件下对设备进行清洗，从而清理掉其他方法不容易去除的污垢。化学除垢法清理污垢对大型的换热器十分有利，不经拆卸列管换热器就可以清理污垢。

2.3.4超声波除垢

超声波除垢就是利用超声波的空化效应、活化效应、剪切效应和抑制效应除垢，成本低廉，操作简易，是一种新型的换热器清洗技术，也是日后防垢技术的发展方向。

2.3.5混合清理

对于在一些恶劣的环境条件下工作的某些列管换热器，例如焦化厂的煤气冷却器，在污垢中由于含有煤粉、碳渣及油性物质等，如果单纯地采用某种方法除垢效果不理想的，可采用先进行化学清洗，再高压水洗的方式进行除垢。

3、结束语

换热器在运行时，导致其结垢形成的较多，为确保换热器的使用寿命及传热效率，需要分析具体结垢原因，以便采取有效措使换热器结垢的问题得到处理。

参考文献

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