特種工業(yè)除濕機板換換熱器缺點分析及設計注意事項
該特種工業(yè)除濕機采用兩臺風冷機組并聯(lián)工作,制取冷水給生產(chǎn)需求降溫,在冷水中加入防凍液將冰點控制在-6℃左右,冷水溫度控制點設在板式蒸發(fā)器進口,控制溫度為2~4℃。
該套設備存在主要問題是板式蒸發(fā)器凍堵,系統(tǒng)在較高溫度條件下運行正常,而在低溫條件下(進水溫度2℃左右,機組即將停機時)容易發(fā)生凍堵。當板式蒸發(fā)器發(fā)生凍堵時,工況急劇惡化,在很短時間內(nèi)就可以將整個板式蒸發(fā)器內(nèi)部凍住。
凍堵對板式換熱器是致命的,由于板式換熱器是屬于比較嬌嫩的設備,換熱片的厚度很小,不能承受外力的沖擊,當凍堵發(fā)生時,冰晶膨脹將會直接造成換熱器的內(nèi)部變形或泄漏。給制冷設備的運行和生產(chǎn)帶來很大影響。
問題分析:
1、 制冷系統(tǒng)不匹配,蒸發(fā)器偏?。换蛘呤怯捎跈C組長期運行,蒸發(fā)器內(nèi)部結(jié)垢、臟堵引起板式蒸發(fā)器熱交換能力減小。造成在實際運行過程中蒸發(fā)溫度偏低(-10℃)。
1)、蒸發(fā)溫度低于冷水冰點,增大了板式蒸發(fā)器凍堵的可能性。
2)、蒸發(fā)器傳熱溫差大,沒有充分發(fā)揮板式蒸發(fā)器自身的的優(yōu)勢,不利于制冷效率的提高。當冷水進水溫度為2℃(蒸發(fā)器進出水溫差為5℃)時,蒸發(fā)器出口水溫為-3℃,傳熱溫差為9.3℃。由于板式蒸發(fā)器具有很高的傳熱系數(shù),其傳熱溫差至少應當比常規(guī)換熱器還要小,比如說選取2℃左右。
2、 冷水冰點偏高。當蒸發(fā)器在低溫度點(進水溫度2℃)運行時,出水溫度僅比冰點高3℃。這并不是說實際運行不允許,但這畢竟增加了冰堵的可能性,需要對溫度的控制更精確。另外,在冰點附近冷水粘度大,流動性差,而板式蒸發(fā)器單元流通截面很小,更適宜采用流動性好的工作介質(zhì)。因此,可行的話,應當采取降低冰點,提高冷水出水溫度,加大冷水流量等措施。
3、 控制裝置不完善。冷水水泵的起停沒有與制冷系統(tǒng)的運行進行聯(lián)鎖,也沒有對蒸發(fā)器的冷水流量及壓降進行檢測控制。該制冷系統(tǒng)雖然有低壓控制器,但只是用來控制壓縮機零壓停車(防止設備長期停用時板式蒸發(fā)器承受高壓)而沒有低壓運行保護。一旦停泵或蒸發(fā)器內(nèi)部臟堵造成水流量減小都會引起冰堵發(fā)生。
4、 維護不當。
1)、進水溫度控制長期失修,顯示值較實際值偏低約1.5℃,而且儀表惰性大不能及時反映冷水進水的真實溫度。在實際運行過程中會造成冷水除數(shù)溫度接近冰點而機組仍不停機。
2)、板式蒸發(fā)器上雖然裝有防凍堵溫控裝置,但往往是冰堵已經(jīng)發(fā)生而防凍堵裝置仍就沒有動作,由于冷水出水溫度與冰點很接近,不易將其調(diào)整到最佳控制點。
5、 系統(tǒng)制冷劑缺少時也會引起凍堵的發(fā)生。這一點與常規(guī)蒸發(fā)器有所不同。其原因,與板式蒸發(fā)器是的結(jié)構(gòu)有關(guān)。板式換熱器是由非常多個很窄的單元通道疊加而成,每個單元內(nèi)冷水或者制冷劑流量非常小,換熱片很薄,熱交換能力很強。當系統(tǒng)制冷劑缺少時,會造成各個單元通道內(nèi)制冷劑分配不均勻,此時蒸發(fā)壓力很低,而有限多個單元內(nèi)由于劇烈熱交換而發(fā)生冰堵,此后又引起鄰近單元通道的堵塞,引起連鎖反應,冰堵不斷加劇,直至將整個蒸發(fā)器內(nèi)完全凍實。
基于以上問題,板式蒸發(fā)器在實際應用當中應注意以下問題。
1、 處理好蒸發(fā)溫度、冷水冰點、冷水溫度的關(guān)系。保證蒸發(fā)溫度不低于冷水冰點,盡量提高冷水溫度,使其遠離冷水冰點。
2、 采用性能更好的板換,其耐壓能力不低于系統(tǒng)控制的最高壓力。如果從經(jīng)濟角度考慮,采用較低工作壓力的板換,應加裝安全閥,保證設備不超壓。
3、 安裝防凍堵裝置是不可缺少的。
4、 提高溫度控制的精度和反應速度,不僅控制進水溫度,也要控制冷水出水溫度。
5、 加強設備維護,提高系統(tǒng)的密閉性,減少制冷劑泄漏。當設備長期不用時,應將系統(tǒng)內(nèi)的制冷劑抽出或壓入儲液器內(nèi)。
6、 增加冷水流量和蒸發(fā)器壓降控制。
7、 對冷水系統(tǒng)加裝過濾器。
8、 改低壓停車為低壓運行保護,改自動復位為手動復位。