云南擎雷科技 螺旋纏繞管換熱器 結(jié)垢傾向底的原因分析

螺旋纏繞管換熱器，擎雷科技螺旋纏繞管換熱器結(jié)垢傾向底的原因分析

污垢是換熱器換熱表面不受歡迎物質(zhì)的累積，這些物質(zhì)可能是結(jié)晶體、沉淀物、聚合體、煉焦產(chǎn)物、無(wú)機(jī)鹽、生物生長(zhǎng)、腐蝕產(chǎn)物等。這一過程影響換熱器內(nèi)德傳熱和流動(dòng)狀態(tài)。是換熱器表面和流體所發(fā)生的質(zhì)量傳遞、動(dòng)量傳遞以及換熱現(xiàn)象相互作用的結(jié)果，主要取決于換熱器的運(yùn)行條件。但導(dǎo)致的后果基本相同。污垢會(huì)導(dǎo)致?lián)Q熱器傳熱性能降低，壓降增大，甚至加劇腐蝕，最終導(dǎo)致一些換熱器完全失效。因此換熱器的結(jié)垢原因通常與換熱器本身的結(jié)構(gòu)，材質(zhì)，流體的流速，介質(zhì)的流動(dòng)狀態(tài)，以及溫度等有關(guān)。那么，我們產(chǎn)品的設(shè)計(jì)是如何解決這些問題、克服這些因素的。

換熱器的結(jié)垢原因通常有如下幾點(diǎn)：

一 水質(zhì)差，硬度高

通常污垢的生成有下列幾種：沉淀或結(jié)晶污垢、顆粒污垢、腐蝕污垢、化學(xué)反應(yīng)污垢、生物污垢、凝固（固化）污垢 ，這里我們主要考慮的是水中的鈣鎂離子結(jié)垢問題，水水中的鈣鎂離子與二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈣、碳酸鎂固體小顆粒附著在換熱管壁上，從而影響換熱器的換熱效率，使換熱器達(dá)不到工藝的要求，而我們的換熱器換熱效率高，冷媒可以瞬間把熱量帶走，換熱器內(nèi)部達(dá)不到結(jié)垢的溫度，而換熱器本身殼直徑較小，使流體的流速進(jìn)入換熱器后仍然可以保持快速流動(dòng)狀態(tài)，加上螺旋纏繞特殊結(jié)構(gòu)，是流體不斷地與每一層盤管碰撞接觸，使冷媒被充分釋放，并快速帶走管壁上的熱量，加上換熱器內(nèi)無(wú)滯留區(qū)，且管壁表面光滑，故污垢難以形成。我們的換熱管材質(zhì)為316L不銹鋼, 其C元素含量為0.02%～0.03%，屬于低碳鋼，本身具有耐腐蝕性能，以及含16%～18%的Cr元素，通常Cr元素含量達(dá)到10%～12%就具有耐腐蝕性能，因添加 Mo元素，故其耐蝕性、耐大氣腐蝕性和高溫強(qiáng)度特別好，316不銹鋼具有良好的焊接性能。為獲得最佳的耐腐蝕性能，316不銹鋼鋼的焊接斷面需要進(jìn)行焊后退火處理。如果使用316L不銹鋼，不需要進(jìn)行焊后退火處理。

二 換熱器本身結(jié)構(gòu)問題

我們的換熱器是90度角的鏈接，換熱器內(nèi)無(wú)滯留區(qū)，不留死角，使流體全部參與換熱，流體自動(dòng)沖刷管束，降低污垢的產(chǎn)生，其特殊的螺旋纏繞結(jié)構(gòu)，不停地改變流體運(yùn)動(dòng)的方向，就像一個(gè)攪拌的反應(yīng)釜，流體不斷地與管壁接觸碰撞，使流體混合得比較均勻，冷熱媒體形成很大的溫差，加上冷熱媒體逆流換熱，使換熱更加充分，更加快速，增強(qiáng)了換熱效果，由于冷媒可以迅速把熱量帶走，換熱器達(dá)不到結(jié)垢的溫度，因此結(jié)垢傾向非常低。

三 換熱器的材質(zhì)問題

我們的換熱管材質(zhì)全部采用316L不銹鋼（材質(zhì)本身具有耐腐蝕性能）表面經(jīng)過玻璃珠噴砂，電拋光打磨、鈍化處理，表面光滑，污垢不容易附著在上面，降低了污垢的產(chǎn)生，且耐腐蝕

四 換熱過程中的溫度原因 

溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)結(jié)垢與鹽類析晶結(jié)垢有著重要的作用，隨著溫度的上升，結(jié)垢的傾向會(huì)越來越高。通常換熱器內(nèi)溫度在30～40度的時(shí)候就有結(jié)垢傾向，50～60度的時(shí)候結(jié)垢已經(jīng)非常嚴(yán)重

由于我們換熱器的滯留內(nèi)層厚度比較小，循環(huán)水在殼體中流動(dòng)時(shí)湍流程度比較大，再加上我們換熱器的特殊結(jié)構(gòu)，使流體就如同一個(gè)攪拌釜使流體混合地比較均勻，可以充分換熱，流體的整體溫度梯度較小，而在管壁處的溫度不是很高，結(jié)垢傾向就不是那么明顯，而普通列管式換熱器靠近換熱管的附近特別的熱，而距離換

熱管越遠(yuǎn)的循環(huán)水基本不參與換熱。這是由于普通的列管式換熱器結(jié)構(gòu)本身存在死角，而水流速度比較慢，滯留內(nèi)層比較厚，湍流程度不大，因此循環(huán)水在里面的整體溫度梯度比較大，靠近管壁處的溫度比較高而離換熱管遠(yuǎn)的地方溫度比較低，有高溫區(qū)就一定會(huì)結(jié)垢，一旦結(jié)垢就會(huì)大大降低換熱器的換熱系數(shù)。

例如我們以冷凝酒精來說吧：我們利用列管式換熱器來冷凝酒精，其換熱管表面的循環(huán)水溫度可能達(dá)到50度，而距離換熱管越遠(yuǎn)的地方可能才就是32度，有這樣的現(xiàn)象主要是有一部分循環(huán)水沒有參與換熱（我們30度的循環(huán)水進(jìn)行降溫）這樣循環(huán)水側(cè)他們之間的溫度梯度就是18度，循環(huán)水與管壁的溫度就是28度（我們沒有考慮酒精蒸汽與管壁的溫差）。如果我們利用同樣的循環(huán)水進(jìn)行冷凝降溫，由于我們換熱器內(nèi)部的螺旋纏繞結(jié)構(gòu)可以將循環(huán)水混合的比較均勻，這樣其換熱管表面的循環(huán)水溫度就可能達(dá)不到50度，而距離換熱管遠(yuǎn)的地方也要比32度高。這樣他們之間的溫度梯度就沒有18度了.這樣我們就可以說我們換熱器在換熱過程中，循環(huán)水與換熱管壁的溫差就比較大（大于28度）---這樣為熱量傳遞提供了更大的能量，也是換熱效果好的原因。

五 介質(zhì)的流動(dòng)狀態(tài)

介質(zhì)的流動(dòng)狀態(tài)有兩種：層流和湍流。湍流相對(duì)于層流來說，對(duì)管壁的沖刷更加猛烈，使污垢更加不容易附著在管壁上。

由于我們換熱器中循環(huán)水的流速較快，設(shè)計(jì)流速為5.5m/s,因此湍流程度較傳統(tǒng)的換熱器更大，我們的換熱管按照一定的規(guī)律和間隙均勻纏繞，因此循環(huán)水在殼體內(nèi)流動(dòng)時(shí)不斷地碰撞每一層管壁，加大了循環(huán)水的湍流程度，也增強(qiáng)了換熱器的換熱效果，因?yàn)槲覀冎览錈崦襟w都是通過與管壁接觸才能進(jìn)行換熱，而冷媒在換熱器內(nèi)能充分地與每一層管壁碰撞，使冷媒的使用效率大大提高，并可以很快地把管壁上得熱量帶走，使熱媒的出口溫度保持在較低狀態(tài)，由于換熱效果好，通常我們能把客戶原來的二級(jí)冷卻變?yōu)橐患?jí)冷卻，把原來使用的冷凍鹽水改成循環(huán)水，減輕了企業(yè)的冷凍鹽水制備費(fèi)用，以及添置設(shè)備的費(fèi)用。

六 流體的流速原因

流體的流動(dòng)速度越快，循環(huán)水的湍流程度越大，在管壁處的滯留內(nèi)層厚度越小，管壁處水的溫度就越低，結(jié)垢傾向就越低。流體速度快還可以對(duì)管壁進(jìn)行沖刷，使生成的污垢不容易附著在上面，降低結(jié)垢傾向。

由于我們的換熱器殼體比較細(xì)，進(jìn)水口處的直徑與在殼體里面的直徑比能達(dá)到1：1.5，所以假如說進(jìn)水口處的水的流速是3米/秒，那么循環(huán)水在換熱器里面的速度也能達(dá)到最少2米/秒，而普通的列管列管換熱器由于流通截面積過大，使循環(huán)水進(jìn)入換熱器的流速大大降低，假如進(jìn)口處的水流速度也是3米/秒，那么循環(huán)水在里面的流動(dòng)速度最多也就是0.5米/秒左右，又由于列管換熱器的流速相對(duì)較慢，污垢也較容易沉淀和附著，從而影響換熱效果，頻繁地清洗設(shè)備會(huì)給企業(yè)造成額外的能耗，以及停產(chǎn)損失，資產(chǎn)利用率降低等負(fù)面影響，綜合以上因素，我們的換熱器結(jié)垢傾向更低，換熱效果更好。