殼管式熱交換器制冷機(jī)組安裝設(shè)計(jì)及維修探析

董志寧

摘 要：本文通過(guò)殼管式熱交換器制冷機(jī)組安裝、冷卻水系統(tǒng)配管設(shè)計(jì)等方面對(duì)殼管式熱交換器制冷機(jī)組的安裝設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行分析，并深入探討殼管式熱交換器常見的維修設(shè)計(jì)，希望能為有關(guān)人士提供有效參考。

關(guān)鍵詞：殼管式熱交換器；冷卻水系統(tǒng)；氟利昂

0.引言

制冷量較大的氟利昂制冷設(shè)備中，中央空調(diào)機(jī)組大多都采用殼管式熱交換器進(jìn)行換熱工作。

1.殼管式熱交換器制冷機(jī)組的安裝設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1.1殼管式熱交換器制冷機(jī)組安裝

管殼式熱交換器從結(jié)構(gòu)上主要以固定板管式、U形管式為主。固定板管式熱交換器的安裝是借助管子兩端，使其固定在殼體的兩端管板之上，將管板和殼體相互綁定在一起。因?yàn)榇祟悷峤粨Q器質(zhì)量較輕，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，所以在殼程程數(shù)同樣的條件下能排列的管子數(shù)量會(huì)較多。但是由于此熱交換器的殼程很難被維修和定期的清潔，以干式蒸發(fā)器為例，此類蒸發(fā)器管程走氟利昂，而殼程走冷凍液，所以通常選擇不容易結(jié)垢、方便清潔的液體，當(dāng)管束和殼體之間的溫差值過(guò)大時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生不同程度的熱膨脹，造成管子與管板的接口處發(fā)生脫節(jié)，易發(fā)生液體的泄漏。U型管式熱交換器的管束是呈U字形的形狀，通常都是由U形的彎管所構(gòu)成的，管子的兩端固定在相同的一塊板子上，彎曲處不進(jìn)行固定，促使每一根管子都能有隨意伸縮的空間，而在此過(guò)程中不受到其余管子的影響。此種熱交換器在進(jìn)行清洗的過(guò)程中，應(yīng)該先將整個(gè)管子都取出來(lái)，但是要想實(shí)現(xiàn)徹底的清洗還是較為困難的。由于彎曲的管子需要一定的彎曲范圍，所以在制造管子的過(guò)程中需要借助曲率不相同的模子夸管，并且使得管板的可利用效率降至最小。對(duì)于制冷環(huán)節(jié)，冷凝器和蒸發(fā)器由于形狀和架構(gòu)上的相似，所以就主要以冷凝器為例，外殼是使用無(wú)縫鋼管和鋼板卷直接焊制而成的，呈現(xiàn)一個(gè)圓筒的形狀，外殼的兩端都裝有管板，方便脹接或者焊接換熱管[1]。

1.2冷卻水系統(tǒng)配管設(shè)計(jì)

在國(guó)內(nèi)的冷凝器中，在對(duì)于冷凝器中的產(chǎn)品說(shuō)明之中一般只有耗水流量和冷凝器中的設(shè)計(jì)壓力進(jìn)行說(shuō)明，冷凝器中冷卻水的水阻力沒(méi)有進(jìn)行過(guò)多的介紹，此類問(wèn)題是有關(guān)于產(chǎn)品性能參數(shù)上的缺失，只能根據(jù)有關(guān)的設(shè)計(jì)資料作為參考。就目前，仍舊與很多人認(rèn)為實(shí)際冷卻水系統(tǒng)的配管過(guò)程簡(jiǎn)單，往往在具體的施工過(guò)程中，不經(jīng)過(guò)反復(fù)的查驗(yàn)就只依據(jù)水流量和冷凝器冷卻水管徑進(jìn)行對(duì)于配水泵的選擇，簡(jiǎn)單的以為選擇一個(gè)較大的水泵就可以提升冷卻效果，此類盲目的安裝到最后就會(huì)導(dǎo)致冷凝器的換熱管（管程）水流量和壓力大于限定的額定值，甚至還會(huì)出現(xiàn)機(jī)組調(diào)試的過(guò)程中出現(xiàn)冷凝器換熱管時(shí)被擠壓出裂紋，導(dǎo)致氟利昂的泄露，或者是在機(jī)組使用一階段之后，水壓力時(shí)換熱銅管所發(fā)所發(fā)生的負(fù)荷過(guò)大，導(dǎo)致出現(xiàn)裂紋，從而也能導(dǎo)致氟利昂的泄露，致使系統(tǒng)沒(méi)有辦法正常的運(yùn)作。盡管冷卻水系統(tǒng)并沒(méi)有那么復(fù)雜，但是仍舊需要嚴(yán)謹(jǐn)?shù)陌凑障嚓P(guān)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)進(jìn)行一些列的安裝，才能保證其穩(wěn)定的運(yùn)作。如圖1就是一個(gè)有明顯特征的冷卻水系統(tǒng)配管圖。

1.3管子在管板上的固定與排列

管子在熱交換器的傳熱面中，其主要材料的選擇應(yīng)該根據(jù)其工作的壓力、溫度、流體腐蝕性和流體對(duì)于材料脆化作用等有關(guān)因素所決定，在材料的選擇上可以選用碳鋼、合金鋼、紫銅、鋁黃銅、304不銹鋼等。管子在管板上的固定方法應(yīng)該保證連接狀態(tài)的穩(wěn)定性，較為常用的方法有脹管法和焊接法。當(dāng)出現(xiàn)高壓和高溫的情況時(shí)，并且在實(shí)際的操作中受到多次變形、熱沖擊和強(qiáng)烈的腐蝕程度時(shí)，為了保障其具有一定的可依賴性，就可以采用脹焊的方式，針對(duì)非金屬管和鑄鐵管也可以利用墊塞法進(jìn)行固定，另外較為先進(jìn)的方法還有爆炸脹接法、爆炸焊接法、液壓脹管法和黏脹法等。脹管法通常情況下能夠保障連接處的嚴(yán)密性，并且有利于隨時(shí)更換破損的管子。脹接機(jī)接頭容易受到溫度的影響還能受到操作所帶來(lái)的壓力和材質(zhì)等方面的干擾，所以不能輕易的就斷定其適用區(qū)域。由于高溫會(huì)造成管子和管板的連接松動(dòng)，容易引起膨脹連接點(diǎn)的泄漏，所以針對(duì)高溫、高壓、和易被引燃的流體使用更多的方法為焊接法。

2.殼管式熱交換器常見的維修設(shè)計(jì)

2.1對(duì)于換熱管有腐蝕孔或裂縫的維修

當(dāng)傳換熱管出現(xiàn)腐蝕孔或、裂縫和板接口松動(dòng)的時(shí)候就會(huì)造成氟利昂的泄漏。當(dāng)檢測(cè)冷凝器時(shí)，一旦發(fā)現(xiàn)冷卻水的顏色純度不存，伴有油漬和花紋狀，就可以初步斷定為是冷凝器的內(nèi)部故障導(dǎo)致泄漏。但是當(dāng)出現(xiàn)微漏或者漏點(diǎn)發(fā)生在冷凝器的上方，由于通常冷凝器的上方為氟利昂的蒸汽，所以冷凍油不易泄漏，當(dāng)此類現(xiàn)象一旦發(fā)生，并不需要立即講將器的端蓋進(jìn)行拆卸，應(yīng)該在管板上的傳熱銅管進(jìn)行逐一的檢查，通過(guò)利用系統(tǒng)中自帶的氟利昂氣體壓力就可以測(cè)出，例如，當(dāng)發(fā)現(xiàn)氟利昂壓力不夠的情況下需要釋放氟利昂，利用氮?dú)膺M(jìn)行測(cè)試。往往從測(cè)試或檢查效果可以發(fā)現(xiàn)，運(yùn)用肥皂泡去檢驗(yàn)泄漏更為便利，僅僅需要涂在傳熱銅管上，當(dāng)發(fā)現(xiàn)氣泡的時(shí)候即為發(fā)生泄露。檢測(cè)到泄漏點(diǎn)時(shí)就可以進(jìn)行封堵，在封堵的時(shí)候應(yīng)該注意當(dāng)傳熱銅管和管板之間是焊接連接的，才能使用銅焊的辦法封堵。具體的方法有兩種，第一，當(dāng)找到泄漏點(diǎn)時(shí)從兩端向泄漏的銅管傾灌玻璃膠，等到其凝固之后即可使用。第二種，采用1：50的比例使用金屬錐堵和傳熱銅管進(jìn)行連接，另外應(yīng)該配液體密封膠才能封堵牢靠[2]。

2.2對(duì)于換熱管內(nèi)壁積垢的維修

由于熱銅管內(nèi)壁積垢導(dǎo)致管徑逐漸變小，最后造成傳熱效率的減少、根據(jù)此現(xiàn)象可以適當(dāng)?shù)睦脵C(jī)械法和酸洗去結(jié)垢，運(yùn)用機(jī)械法上，應(yīng)用特定的刮刀和鋼條進(jìn)行連接，并運(yùn)用電機(jī)軸做成刮垢器，但是機(jī)械法存在一定的損壞傳熱導(dǎo)管的隱患，需要謹(jǐn)慎使用。利用酸洗法的時(shí)候，應(yīng)該用濃度5%-8%的鹽酸溶液和一定量的動(dòng)物血液混合制成酸洗液，并將冷凝器中清水清出，之后經(jīng)過(guò)一天的時(shí)間再注入酸洗液，注入1%的少見溶液進(jìn)行中和15min。隨后利用泵循環(huán)用清水洗兩個(gè)小時(shí)，直到洗凈其中的雜垢為止，即可完成整個(gè)除垢的工作。

3.結(jié)論

殼管式熱交換器具備一定的換熱效率高，實(shí)際占地空間小，運(yùn)作成本低等優(yōu)勢(shì)，但是在殼管式熱交換器制冷機(jī)組安裝中會(huì)存在上述一系列的問(wèn)題，就需要專業(yè)人士不斷的仔細(xì)檢查泄漏點(diǎn)，才能解決掉實(shí)際故障。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙文炳.設(shè)冷水板式換熱器外漏原因分析與處理[J].機(jī)電信息，2019（12）：118-119.

[2]王立新，黃凱，孫志堅(jiān).板式換熱器熱工選型優(yōu)化算法探討[J].能源工程，2019（02）：79-82+88.