浮头式换热器
换热器设计
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激光半焊型板式换热器在冶炼领域的应用点击：1939 日期：[ 2014-04-26 22:55:10 ] |
| 江西铜业集团公司材料设备公司 刘玉平1 引言板式换热器由于具有体积小,可拆,换热效率高,以及便于安装维修等特点而广泛应用于化工及钢铁、冶炼行业。它是由1组波纹金属板组成。板上有孔,供传热的2种液体通过。金属板片安装在1个侧面有固定和活动压紧板的框架内,并用压紧螺栓压紧。板上装有密封垫片,将流体通道密封,并引导流体交替地流至各自的通道内。目前在冶炼领域使用的板式换热器均为以上描述的所谓“普通标准型”板式换热器。该种换热器每块板片上有1根密封垫,一旦其他化工腐蚀性流体把该侧的密封垫腐蚀了,就会造成这些腐蚀性流体(例如酸、碱等)外泄或内泄,对人的生命及生产造成重大的危险及破坏。国内曾多次发生过此类事件,每年在化工领域这种事件至少造成1000万元左右的直接经济损失。因此,寻找一种可靠的方式以防止此类事件的发生是十分必要的。本文介绍了一种国际上最先进的解决方法:激光半焊板式换热器。2 激光焊接模块带有橡胶垫密封垫的板式换热器在很多场合不是一种最适用的换热设备,比如某些介质为硫酸、硫酸铜、强碱、强酸混合物、氨等的场合。因为对这些介质即使使用氟或特氟龙合成橡胶,其使用寿命也不长,并且因为这些橡胶垫时刻存在着被破坏的可能,非常危险。如图1所示的激光焊接模块板片组发明以后,彻底有效地解决了这个问题。因为激光焊接模块内没有任何橡胶垫,原来有橡胶垫的地方均由激光焊接来代替,因此这些强酸、强碱等腐蚀性介质不与任何橡胶垫接触,可安全运行,绝对不会产生外泄或内漏。3 激光半焊板式换热器的优点激光半焊板式换热器具有很多优点,概括如下:(1)不需备品备件,运行成本低。由于在工艺流体侧(如电解液、硫酸、碱等)采用激光焊接,没有橡胶垫密封,故严格上讲,该侧就不存在以后采购备件的必要。这样,该设备的运行费用与普通板式换热器相比大大减少。(2)模块化设计。整台板式换热器是由很多2片/组的模块组成,保证了设备的灵活性。即通过增加或减少模块的数量可方便地改变该设备的换热量。(3)高抗结垢性。一般情况下,模块化设计的激光半焊板式换热器的板片在制造时均采用抛光处理。这一点最初是为了便于焊接,提高焊接或功率考虑。但也大大提高了激光半焊板式换热器的抗污垢性。(4)具备其它普通板式换热器所拥有的一切优点。如占地面积小,换热系数及换热效率高,维护方便及运行经济等。4 激光半焊板式换热器在化工领域的应用范围激光半焊板式换热器的最高使用压力可达32ｂａｒ,通常使用温度范围为40℃～170℃,因此在化工领域具有广泛的应用,如:各种气体或气液冷凝器(如塔顶冷凝器);油冷却器;酸碱冷却活加热器;其它化工流体热交换器;冷凝器过冷器;蒸发器(含重力循环蒸发器如化学液体的蒸发浓缩等);气体冷却及加热器等。5 激光半焊板式换热器的最新常用板材表1列出了迄今为止可用于激光半焊板式换热器的板材及它们的化学成分:6 激光半焊换热器的最新应用6.1 大温差或分2段交换迄今为止,对于液/液交换,设计人员在板式换热器设计时,流体在同一台设备中的升温或降温温差一般不超过30℃。这一方面是由于流体冷却或加热是需要时间的一个传热与流体流动过程,一般的板片高度不能留给流体足够的时间来降(或升)温到△Ｔ为30℃以上;另一方面还是由于热胀冷缩的原因,因为金属在不同的温度有不同的膨胀率,若单片温差大于30℃,则理论上会由于不同的热胀冷缩性而导致板式换热器的泄漏。现在科学家们发明了一种适合于大温差的激光半焊板式换热器,如图2所示。它的物理机理相当于把2台板式换热器合在一起,很明显,它比单独的2台板式换热器有着无可比拟的优势。由于中间夹板很厚,可完全从热力性能上保证2个板片模块组在各种热力性能上的相对独立性,因此,该种形式的激光半焊板式换热器对流体的升(降)温差为普通的2倍,并能保证系统稳定可靠运行。该种形式的激光半焊板式换热器也能进行3种不同流体介质间的热交换,例如板片组一进行流体Ａ与流体Ｂ之间热交换,而板片组二进行流体Ａ与流体Ｃ之间热交换,这对于节能、废热或废冷利用、绿色环保起着巨大的作用。6.2 模块化多级板式换热器图3给出了一种模块化3级板式换热器,它有3个板片模块组组成,每个模块组均有4个进出口,分别供热流体进/出及冷流体进/出,这些进出口之间可以在制造中互相连接,并按最终用途的要求给出最佳接口配置。 例如:流体Ａ先从Ｋ1进,ＺＨ41出,再转入ＺＨ11进口到下一级交换,并从ＺＨ42离开第二级交换站,再从ＺＨ12进入第三级交换站并最终从Ｄ4离开板式换热器。而流体Ｂ从Ｋ3进,从Ｋ2出。流体Ｃ从ＺＨ31进入,从ＺＨ21出第一级交换站,再从Ｄ3进入第二级交换站并从Ｄ2最终达到工艺要求离开板式换热器。而Ｅ31,Ｅ32及Ｅ33三个接口可用以排污及清洗用途等等。需要说明的是:3段的板式换热器其物理机理已远远超出了单纯的3台板式换热器的组合。并且,从理论上讲,该种形式的激光半焊板式换热器可以制造成4段、5段……以满足日益复杂的应用需要。模块化多仪板式换热器的主要优点为:可确保流体在流动及换热的每一个细节的阶段严格符合理论要求(如小的压降),使流体达到最佳的设计运行条件。它为用户在使用中真正做到绿色环保,把各种能源的利用率达到最大化提供了最先进的手段及工具。 |
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