汪善文
摘 要: 介绍了多种类型的焊接板式换热器及其应用情况。焊接板式换热器保持了普通板式换热器传热效率高、结构紧凑的优点, 并且可以在更高的温度和压力下使用。在石油炼制、化学、石油化工和钢铁等行业,焊接板式换热器正得到越来越广泛的应用。可用于许多工艺过程, 例如加热、冷却、冷凝和蒸发等。
关键词 焊接板式换热器; 结构特点; 应用
板式换热器是一种高效紧凑式换热器。由于有传热系数高、压力损失小、结构紧凑、维修方便等诸多优点, 并且随着结构的改进和大型化制造技术的提高, 已得到越来越广泛的应用; 除了高温、高压和特殊介质等条件外, 用板式换热器代替管壳式换热器都可取得明显的效果。但是, 一般的散装式板式换热器(可拆卸式板式换热器) , 由于本身结构的局限性, 使用压力不超过215M Pa, 使用温度不超过250℃[ 1 ] , 此外还存在流体与密封垫片的相容性问题。
因此, 为了提高板式换热器的使用温度和压力, 扩大其使用范围, 国内外陆续开发、制造并使用了多种焊接板式换热器。这些焊接板式换热器已经越来越多地用于化工、石油、动力、冶金等领域的加热、冷却、冷凝、蒸发和热回收等过程中。焊接板式换热器主要分为全焊式和半焊式两种, 本文仅介绍一些全焊式焊接板式换热器及其应用情况。
1 AlfaRex 换热器[ 2, 3 ]
A lfaRex 换热器是AL FA 2LAVAL 公司生产的全焊接板式换热器。由于不使用弹性垫片, 使之可以在较高温度和压力下使用, 并且可处理腐蚀性介质。设计温度- 50～ 350℃, 设计压力5117M Pa (750p sig) , 高于普通的板式换热器。在给定的传热负荷下, 安装费用仅为管壳式换热器的1/2～ 1/3 , 占地面积是其1/4～ 1/7。A lfaRex换热器的工作原理与常规的板式换热器是相同的, 有交替的通道供冷、热流体通过, 并且是完全的逆流流型。该换热器每单位面积的传热能力比其它的错流式全焊接板式换热器高出20%。
A lfaRex 换热器采用激光焊接, 热输入仅为普通焊接法的25% , 因此焊接热影响区和残余应力较小, 焊缝优于普通的焊缝。A lfaRex 换热器仅在板片平面的二个方向进行激光焊接; 这样, 当温度和压力变化时, 板束能够沿长度方向膨胀并接触。板束的这种柔性使A lfaRex 换热器在温度和压力迅速变化时仍可以使用; 而在典型的三向焊接设计中, 通常将产生疲劳裂纹。除了板束之外,A lfaRex 换热器的接管均能随温度和压力的变化而弯曲。
A lfaRex 换热器, 由于流道内的湍流而产生高的剪应力, 因此不易结垢。又由于滞留量少, 因而易于原地清洗。AL FA 2LAVAL 公司建议使用过滤器除去大颗粒或其它外来杂质。在某一应用中, 曾连续使用18 个月而仍然不需清洗。
A lfaRex 换热器的流率可达15114m 3/m in( 4000GPM ) , 换热面积达27817m 2 (3000f t2)。板片材料采用316, 316L , T i,N i 等。
A lfaRex 换热器可应用于腐蚀性介质(例如有机溶剂、烃类等) 的加热/冷却、间歇式反应、热回收、烃类气体冷却、溶剂回收、制冷等多种操作过程。
2 Compapla te 换热器[ 2 ]
Compap late 换热器是AL FA 2LAVAL 公司生产的一种宽间距全焊接板式换热器。采用自由流动板片技术, 主要用于含有高百分含量固体颗粒、悬浮物或纤维的高污垢流体的冷却或加热, 或用于水质较差的冷却操作。该换热器将一系列带凹进物的波纹板片联结起来形成板束, 并形成供污垢流体通过的波纹流道( 板片间距为5～21mm )。由于没有接触点, 自由流动通道允许换热器处理污垢流体而不会造成堵塞。加热或冷却流体在带凹进物的板侧流过, 产生逆流或并流流动。Compap late 换热器能形成最优的板间流速和压降, 以减轻结构速率。换热器端部有二个可移动的门, 能从板束的任一端用水冲洗污垢流体表面。板束采用100% 的焊接设计, 消除了使用垫片可能造成的问题, 并可节省维修费用。
Compap late 换热器宽间隙侧的设计压力为真空～ 1.03M Pa (150p sig) , 板侧的设计压力为真空～ 1.1M Pa (165p sig)。设计温度为- 28.9～232.2℃(- 20～ 450u ) , 流率为0～ 22.7m 3/m in(6000GPM ) , 表面积为0～ 209m 2 (2250f t2)。标准板材料采用316L、碳钢: 特殊板材料采用304L ,317L , 254SMO。
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