空气换热器的使用范围非常广,在生物工程、造纸、化工、食品、石油、海水淡化以及医药等多种领域中都发挥着重要的作用,具有温度效率高、占地面积小、能够全部逆流传热、传热面积大和节约能源的优点。板式换热器因为材料的特殊和技术水平有限的原因,只能应用于液—气和液—液两种形式间的转换,具有一定的局限性,但随着材料技术和制作工艺的不断进步和发展,全激光光焊式板式换热器和半激光焊式板式换热器等先进的板式换热器的出现,使得板式换热器在氨制冷系统中占据重要地位。

1· 半激光焊式板式换热器

传统的板式换热器利用密封材料将板片隔离开来,但半激光焊式板式换热器通过焊接的方式将两块相同的板片制成模块通道,并与传统的垫片通道间隔分布组合而成。其工作原理主要是在传统垫片通道中流入非腐蚀性的介质,在焊接的通道中流入腐蚀性介质,使得两个焊接板间圆形孔道垫片接触。在生产过程中使用单一的焊料,能够承受频繁的温度变化,耐压性和耐高静压的能力很强,同传统的胶垫式换热器相比,激光焊接板式换热器中剩余密封垫的长度比原来短了10%,使用材料将为昂贵的胶垫也非常经济、实惠[1]。此外,半激光焊式板式换热器还有很强的介质适应力,运行安全性高,易损件少,运行费用较低,同传统板式换热器相比有更高的抗腐蚀性、耐压和耐温性,因此应用的领域更为广泛。

2 ·板式换热器在氨制冷系统中的应用

通常采用蛇管式蒸发器、螺旋管式蒸发器、直立管式蒸发器和满液式壳管式蒸发器等氨蒸发器用于氨制冷系统中的冷水生产环节中,一般传热系数达到460-750W/m2·℃。但氨制冷系统应用在大型的食品、化工及生物工程等领域中时候,冷水的作用主要是对生产过程中的物料进行储存和冷却,需要大量的冷水,但是如果采用以上传统的氨蒸发器生产冷水则需要占用很大的容器和空间,造成很大的浪费。半激光焊式板式换热器的研制顺利的解决了这个问题,由于其耐腐蚀性高,体积小,在氨蒸发器中的传热系数高达900-1300 W/m2·℃,有效的提高了冷水的生产效率,降低了投入成本,具有非常明显的优势[2]。氨制冷系统生产冰水过程中半激光焊式板式换热器的氨管线示意图详见图1。

半激光焊式板式换热器的氨管线在设计过程中一定要对安全。节能和生产工艺中的冷水不稳定等问题进行考虑,通过两个开关由带电磁阀控制的双氨主阀(一大一小)来控制入氨量。要保证半激光焊式板式换热器在氨电磁阀损害或维修过程中能够正常使用,这就需要另外安装手动旁路节流阀和截止阀,此外还要将氨过滤器安装在旁路氨节流阀和由带电磁阀控制的氨主阀前,避免半激光焊式板式换热器和由带电磁阀控制的氨主阀被制冷系统中的铁锈及其它杂质堵塞。

因为有一定量的冷冻油存在于制冷系统中,要确保冷冻油在进入半激光焊式板式换热器后能定时的正常排出,使传热效率稳定在较高的水平,就需要将排泄阀安装在供氨管底部(进入半激光焊式板式换热器前)利于排油[3]。最后在设计过程中规尽量利用丹佛斯牌的由带电磁阀控制的氨主阀,保证其耐用、稳定和安全性。从电气控制设计方面考虑,带电磁阀控制的氨主阀同冰水输送泵、流量继电器(位于冰水管道上)以及冰水温度都有联系,如果冰水在管道内不能正常流动的话,流量继电器(位于冰水管道上)进行运转时就会使得由带电磁阀控制的两个氨主阀同时关闭;如果冰水循环泵出现问题,不能正常的进行工作,由带电磁阀控制的两个氨主阀会同时关闭,二者只有在冰水循环泵恢复正常工作后才能开启。通过这种设计方式才能保证冰水能够顺利生产,不会出现冰水在半激光焊式板式换热器中不流动而导致温度较低凝结的现象。

3· 结语

经过不断的研究和实践中总结出了半激光焊式板式换热器的优势,因为采用的制作材料是钛板和不锈钢,所以耐腐蚀性能非常好,并且在长时间的低温工作状态下不会出现密封材料老化和生锈的现象,做到运行成本低、使用时间长。再加上半激光焊式板式换热器通道中液体处于高速流动的形态,因此不会出现结冰和水垢沉积的情况,可以长时间使用而不用清洗,非常方便。因此半激光焊式板式换热器能够完全替代传统的氨蒸发器在氨制冷系统中进行冷水的生产工艺,能够确立良好的经济效益,是氨制冷系统中生产领域中的一个较大的进步,应该得到普遍推广。