特种工业除湿机板换换热器缺点分析及设计注意事项

该特种工业除湿机采用两台风冷机组并联工作,制取冷水给生产需求降温,在冷水中加入防冻液将冰点控制在-6℃左右,冷水温度控制点设在板式蒸发器进口,控制温度为2~4℃。

该套设备存在主要问题是板式蒸发器冻堵,系统在较高温度条件下运行正常,而在低温条件下(进水温度2℃左右,机组即将停机时)容易发生冻堵。当板式蒸发器发生冻堵时,工况急剧恶化,在很短时间内就可以将整个板式蒸发器内部冻住。

冻堵对板式换热器是致命的,由于板式换热器是属于比较娇嫩的设备,换热片的厚度很小,不能承受外力的冲击,当冻堵发生时,冰晶膨胀将会直接造成换热器的内部变形或泄漏。给制冷设备的运行和生产带来很大影响。

问题分析:

1、 制冷系统不匹配,蒸发器偏小;或者是由于机组长期运行,蒸发器内部结垢、脏堵引起板式蒸发器热交换能力减小。造成在实际运行过程中蒸发温度偏低(-10℃)。

1)、蒸发温度低于冷水冰点,增大了板式蒸发器冻堵的可能性。

2)、蒸发器传热温差大,没有充分发挥板式蒸发器自身的的优势,不利于制冷效率的提高。当冷水进水温度为2℃(蒸发器进出水温差为5℃)时,蒸发器出口水温为-3℃,传热温差为9.3℃。由于板式蒸发器具有很高的传热系数,其传热温差至少应当比常规换热器还要小,比如说选取2℃左右。

2、 冷水冰点偏高。当蒸发器在低温度点(进水温度2℃)运行时,出水温度仅比冰点高3℃。这并不是说实际运行不允许,但这毕竟增加了冰堵的可能性,需要对温度的控制更精确。另外,在冰点附近冷水粘度大,流动性差,而板式蒸发器单元流通截面很小,更适宜采用流动性好的工作介质。因此,可行的话,应当采取降低冰点,提高冷水出水温度,加大冷水流量等措施。

3、 控制装置不完善。冷水水泵的起停没有与制冷系统的运行进行联锁,也没有对蒸发器的冷水流量及压降进行检测控制。该制冷系统虽然有低压控制器,但只是用来控制压缩机零压停车(防止设备长期停用时板式蒸发器承受高压)而没有低压运行保护。一旦停泵或蒸发器内部脏堵造成水流量减小都会引起冰堵发生。

4、 维护不当。

1)、进水温度控制长期失修,显示值较实际值偏低约1.5℃,而且仪表惰性大不能及时反映冷水进水的真实温度。在实际运行过程中会造成冷水除数温度接近冰点而机组仍不停机。

2)、板式蒸发器上虽然装有防冻堵温控装置,但往往是冰堵已经发生而防冻堵装置仍就没有动作,由于冷水出水温度与冰点很接近,不易将其调整到最佳控制点。

5、 系统制冷剂缺少时也会引起冻堵的发生。这一点与常规蒸发器有所不同。其原因,与板式蒸发器是的结构有关。板式换热器是由非常多个很窄的单元通道叠加而成,每个单元内冷水或者制冷剂流量非常小,换热片很薄,热交换能力很强。当系统制冷剂缺少时,会造成各个单元通道内制冷剂分配不均匀,此时蒸发压力很低,而有限多个单元内由于剧烈热交换而发生冰堵,此后又引起邻近单元通道的堵塞,引起连锁反应,冰堵不断加剧,直至将整个蒸发器内完全冻实。

基于以上问题,板式蒸发器在实际应用当中应注意以下问题。

1、 处理好蒸发温度、冷水冰点、冷水温度的关系。保证蒸发温度不低于冷水冰点,尽量提高冷水温度,使其远离冷水冰点。

2、 采用性能更好的板换,其耐压能力不低于系统控制的最高压力。如果从经济角度考虑,采用较低工作压力的板换,应加装安全阀,保证设备不超压。

3、 安装防冻堵装置是不可缺少的。

4、 提高温度控制的精度和反应速度,不仅控制进水温度,也要控制冷水出水温度。

5、 加强设备维护,提高系统的密闭性,减少制冷剂泄漏。当设备长期不用时,应将系统内的制冷剂抽出或压入储液器内。

6、 增加冷水流量和蒸发器压降控制。

7、 对冷水系统加装过滤器。

8、 改低压停车为低压运行保护,改自动复位为手动复位。

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