結(jié)構(gòu):
通常由隔板、翅片、封條、導(dǎo)流片組成。在相鄰兩隔板間放置翅片、導(dǎo)流片以及封條組成一夾層,稱為通道,將這樣的夾層根據(jù)流體的不同方式疊置起來,釬焊成一整體便組成板束,板束是板翅式換熱器的核心,配以必要的封頭、接管、支撐等就組成了翅片式換熱器。
一臺典型的翅片式換熱器主要組成元件有翅片、隔板、封條、導(dǎo)流片和封頭等。
1、翅片
翅片是鋁翅片式換熱器的基本元件,傳熱過程主要通過翅片熱傳導(dǎo)及翅片與流體之間的對流傳熱來完成。翅片的主要作用是擴大傳熱面積,
提高換熱器得緊湊性,提高傳熱效率,兼做隔板的支撐,提高換熱器的強度和承壓能力。翅片間的節(jié)距一般從1mm~4.2mm,翅片的種類和型式多種多樣,常用的形式有鋸齒型、多孔型、平直型、波紋型等,國外還有百葉窗式翅片、片條翅片、釘狀翅片等。
2、隔板
隔板是二層翅片之間的金屬平板,,它在母體金屬表面覆蓋有一層釬料合金,在釬焊時合金熔化而使翅片、封條與金屬平板焊接成一體。隔板把相鄰兩層隔開,熱交換通過隔板進行,常用隔板一般厚1mm~2mm。
3、封條
封條在每層的四周,其作用是把介質(zhì)與外界隔開。封條按其截面形狀可分為燕尾槽形、槽鋼形和腰鼓形三種。一般,封條的上下兩個側(cè)面應(yīng)具有0.3/10的斜度,以便在與隔板組合成板束時形成縫隙,利于溶劑的滲透和形成飽滿的焊縫。
4、導(dǎo)流片
導(dǎo)流片一般布置在翅片的兩端,在鋁板翅式
換熱器中主要是起流體的進出口導(dǎo)向作用,以利于流體在換熱器內(nèi)的均勻分布,減少流動死區(qū),提高換熱效率。
5、封頭
封頭也叫集流箱,通常由封頭體、接管、端板、法蘭等零件經(jīng)焊接組合而成。封頭的作用是分布和集聚介質(zhì)、連接板束與工藝管道。
另外,一臺完整的翅片式換熱器還應(yīng)包括支座、吊耳、隔熱層等附屬裝置。支座與支架相連用來支承換熱器的重量;吊耳為換熱器吊裝使用;鋁翅片式換熱器外面一般都要考慮隔熱。通常采用干燥珠光砂、礦渣棉或硬性聚胺脂發(fā)泡等方法。
工作原理:
從傳熱機理上看,翅片式換熱器仍然屬于肩臂式換熱器。其主要特點是,它具有擴展的二次傳熱表面(翅片),所以傳熱過程不僅是在一次傳熱表面(隔板)上進行,而且同時也在二次傳熱表面上進行。高溫側(cè)介質(zhì)的熱量除了有一次表面倒入低溫側(cè)介質(zhì)外,還沿翅片表面高度方向傳遞部分熱量,即沿翅片高度方向,有隔板倒入熱量,再將這些熱量對流傳遞給低溫側(cè)介質(zhì)。由于翅片高度大大超過了翅片厚度,因此,沿翅片高度方向的導(dǎo)熱過程類似于均質(zhì)細(xì)長導(dǎo)桿的導(dǎo)熱。此時,翅片的熱阻就不能被忽略。翅片兩端的溫度等于隔板溫度,隨著翅片和介質(zhì)的對流放熱,溫度不斷降低,直至在翅片中部區(qū)域介質(zhì)溫度。
制造與檢驗:
1、制造工藝
翅片式換熱器的制造工藝有如下幾種:非焊接的粘接、有溶劑的鹽浴釬焊、無溶劑的真空釬焊和氣體保護釬焊。
2、制造材料
翅片式換熱器所用的材料,應(yīng)根據(jù)換熱器不同的用途和操作條件選用,常用材料有鋁,鋁合金、銅、黃銅、鎳、欽、不銹鋼、因科鎳合金等。其中因鋁和鋁合金有較好的釬焊性和成形性、較高的機械強度、良好的耐蝕性和導(dǎo)熱性以及延展性和杭拉強度隨溫度降低而提高的特性,所以在世界各國的翅片式換熱器中,特別是低溫的翅片式換熱器中,獲得廣泛的應(yīng)用。
適宜干釬焊的鋁合金很多,制造翅片式換熱器板束本體(翅片、封條、隔板)的常用材料是鋁錳合金(3003)。封頭與接管的常用材料是鋁鎂合金(5083)。
3、檢查與試驗
優(yōu)秀的設(shè)計、精細(xì)的制作和完善的檢測是保證產(chǎn)品質(zhì)量的三個方面。為提高我國翅片式換熱器產(chǎn)品質(zhì)量,緊密貼近國家同類產(chǎn)品技術(shù)的進展,以強化檢測為手段、技術(shù)數(shù)據(jù)為依靠、提高產(chǎn)品質(zhì)量為目的,制定了JB/T《鋁制翅片式換熱器技術(shù)條件》。此標(biāo)準(zhǔn)的試驗方法和檢驗規(guī)則從我國生產(chǎn)實際出發(fā)、既參考英、美、日等國家的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),又融合美國鍋爐與壓力容器ASME規(guī)范內(nèi)容,并包含我國技術(shù)進步和研究成果,使標(biāo)準(zhǔn)具有合理性、科學(xué)性和性,對換熱器質(zhì)量的提高起了促進和推動作用。
翅片式換熱器的檢查和試驗,主要分零部件質(zhì)量檢查和成品的性能檢查。
(1)外觀檢查是檢查焊后板束尺寸是否在規(guī)定容許范圍內(nèi),板束釬焊接頭有無釬料堆積、熔蝕及變形等缺陷。
(2)零部件質(zhì)量檢查主要是翅片幾何形狀和尺寸精度的檢查口成品性能檢查,主要是釬焊質(zhì)量的外觀檢查和技術(shù)性能的試驗。
(3)技術(shù)性能檢查需進行清潔度試驗、無損探傷檢查、耐壓及致密性試驗、最終T-燥度檢查等。對于多個單元串聯(lián)或并聯(lián)組合的換熱器的流體流動性能試驗和介質(zhì)為易燃易爆、對致密性有特殊要求的換熱器。
此標(biāo)準(zhǔn)對通道阻力偏差允許值和真空檢漏、氦質(zhì)譜檢漏漏率的規(guī)定與日本等國國際標(biāo)準(zhǔn)等同。標(biāo)準(zhǔn)對產(chǎn)品質(zhì)量的控制,包含了原材料、設(shè)計、制造、性能檢測、裝運、儲存等全過程,通過這一系列檢查和試驗來保證和提高換熱器的質(zhì)量。
4、換熱器的存放
對需存放的換熱器和備件,應(yīng)存放在干燥通風(fēng)和無污染的地方,因設(shè)備多數(shù)在低溫下使用,因此必須嚴(yán)格防止水分和炔烴進入,以保證使用安全,否則會因溫度變化而冰凍脹裂以及炔烴在內(nèi)部積聚而發(fā)生爆炸。
在安裝現(xiàn)場一般因存放時間較短而儲于室外時,存放地應(yīng)平整,換熱器可置于枕木上,便于排水;上部應(yīng)有適當(dāng)遮蓋,有效防塵防水。當(dāng)存放時間較長,如換熱器備件等,則應(yīng)儲于室內(nèi),要求周圍環(huán)境干燥、通風(fēng)、無腐蝕性氣體,還應(yīng)定期檢查氮封壓力并補充干燥氮氣。
如換熱器在含有鹽分的水霧或含鹽大氣環(huán)境中(如海島、沿海地區(qū)或海上運輸?shù)?則必須采取特殊的保護措施。
故障處理:
冷凝器管板焊縫滲漏后,企業(yè)通常利用傳統(tǒng)補焊的方法進行修復(fù),管板內(nèi)部易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力,且難以消除,致使其它換熱器出現(xiàn)滲漏,企業(yè)通過打壓,檢驗設(shè)備修復(fù)情況,反復(fù)補焊、實驗,2~4人需要幾天時間才能修復(fù)完成,使用幾個月后管板焊縫再次出現(xiàn)腐蝕,給企業(yè)帶來人力、物力、財力的浪費,生產(chǎn)成本的增加。
在生產(chǎn)過程中,由于翅片式換熱器的管板受水分沖刷、氣蝕和微量化學(xué)介質(zhì)的腐蝕,管板焊縫處經(jīng)常出現(xiàn)滲漏,導(dǎo)致水和化工材料出現(xiàn)混合,生產(chǎn)工藝溫度難以控制,致使生成其它產(chǎn)品,嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量,降低產(chǎn)品等級。
發(fā)生在板束內(nèi)部深處的隔板裂紋或溶蝕產(chǎn)生的泄漏。修補困難,可采用堵塞通道來處。堵塞通道數(shù)在總數(shù)的5%~10%以內(nèi)是設(shè)計所允許的。但必須注意,若換熱介質(zhì)相變,則應(yīng)在相鄰兩通道上打若干孔相通,以防止發(fā)生液體汽化而壓力升高的爆炸事故。此修補方法在空分設(shè)備冷凝蒸發(fā)器和化工設(shè)備熱虹吸蒸發(fā)器上用得較為普遍。當(dāng)發(fā)生嚴(yán)重泄漏、修補十分困難或已無法滿足設(shè)計要求時,可調(diào)換整個.單元。為了提高設(shè)備的互換性,換熱機組單元的標(biāo)準(zhǔn)化和系列化是設(shè)計中的一個重要方面。