能源是当前人类面临的重要问题之一,能源开发及转换利用已成为各国的重要课题,而换热器是能源利用过程中必不可少的设备,是化工、冶金、炼油、动力、食品、轻工、原子能、制药、机械及其他许多工业部门广泛使用的一种通用设备。无论是从上述各种工业的发展,还是从能源的有效利用,专业蒸发器的选型、合理设计、制造和操作都有非常重要的意义。近年来,由于工艺要求、能源危机和环境保护等诸多因素,传热强化技术和换热器的现代研究、设计方法获得了飞速发展,设计人员已经开发了多种新型的换热器,以满足各行各业的要求。在国外,美国传热研究公司HTRI在传热机理、两相流及测试技术方面取得进展。该公司所开发的网络优化软件、各种蒸发器工艺设计软件计算精度准确。
一、换热器的日常维护:日常操作应特别注意防止温度、压力的波动,首先应保证压力稳定,绝不允许超压运行。二、换热器的清洗:换热设备经长时间运转后,由于介质的腐蚀、冲蚀、积垢、结焦等原因,使蒸发器管子内外表面都有不同程度的结垢,甚至堵塞。所以在停工检修时必须进行彻底清洗,常用的清洗(扫)蒸发器方法有风扫、水洗、汽扫、化学洗清和机械清洗等。但这种传统的清洗方式如机械方法(刮、刷)、高压水、化学清洗(酸洗)等在对设备清洗时出现很多问题:不能彻底清除水垢等沉积物,酸液对设备造成腐蚀形成漏洞,残留的酸对材质产生二次腐蚀或垢下腐蚀,最终导致更换设备,此外,清洗废液有毒,需要大量资金进行废水处理。但采用高效、环保、安全、无腐蚀,可生物降解的环保清洗剂,清洗效果较好。
应减小管子和壳体因受热不同而产生的热应力。从这个角度来说,蒸发器顺流式就优于逆流式,因为顺流式进出口端的温度比较平均不像逆流式那样,热、冷流体的高温段都集中在一端,低温部分集中于另一端,易于因两端收缩不同而产生热应力。 流量小而粘度大(331.510~2.510Pas)的流体一般以壳程为宜,因在壳程Re>100即可达到湍流。但这不是的,如流动阻力损失允许,将这类流体通入蒸发器管内并采用多管程结构,亦可得到较高的表面传热系数。对于有的介质或气体介质,必使其不泄露,应特别注意其密封,密封不仅要可靠而且还要求方便和简单。应尽量避免采用,以降低其成本。以上这些原则有的是相互矛盾的,所以在具体设计时应综合考虑,决定哪一种流体走管程,哪一种流体走壳程。
载冷剂冻结的可能性。如果蒸发温度低于载冷剂凝固温度,则载冷剂就有冻结的可能性。在载冷剂的最后一个流程中,载冷剂的温度最低其冻结的可能性最大,当用水作为载冷剂时,从理论上来说,管内壁温度可以低到0℃。但为了安全起见,通常使最后一个流程出口端的管内壁温度保持在0.5℃以上。对于盐水作载冷剂的情况,根据同样的道理,应该使管内壁温度比载冷剂的凝固温度高1℃以上。制冷剂在蒸发器中的压力损失。制冷剂流经蒸发器时引起压力损失,必然使蒸发器出口处制冷剂的压力P2低于入口处的压力P1,从而降低了压缩机的吸气压力,致使制冷能力下降。
换热器温度控制过程有如下特点:蒸发器温度控制系统是由温度变送器、调节器、执行器和被控对象组成的闭合回路。被调参数经检测元件测量并由温度变送器转换处理获得测量信号,测量值与给定值的差值送入调节器,调节器对偏差信号进行运算处理后输出控制作用。蒸发器温度控制系统的工艺流程如下:冷流体和热流体分别通过换热器的壳程和管程,通过热传导,从而使冷流体的出口温度升高。冷流体通过循环泵流经换热器的壳程,出口温度稳定在设定值附近。热流体通过多级泵流经换热器的管程,与冷流体热交换后流回蓄水池,循环使用。从控制任务要求可知,换热器温度控制系统是单点、恒值控制。且题目要求用单回路控制系统,控制范围和控制精度要求一般,功能上无特殊要求,采用广泛使用的PID控制。
什么是蒸发器?蒸发器具有怎样的产品特性?由环境温度来决定,环境温度越高,那么冷凝温度也越高。一般地,采用风冷冷凝器,冷凝温度比环境温度高7~12℃,7~12℃这个值我们称为换热温差。冷凝温度越高,制冷机组的制冷效率就会越低,所以我们就要控制这个换热温差不应太大。但是如果要使换热的温差太小,那么风冷冷凝器的换热面积及循环的风量就要越大,风冷冷凝器的造价成本就越高。温度极限不高于55℃,不低于20℃。通常情况下,环境温度超过42℃的地区都不建议采用风冷冷凝器。所以是否可选择风冷冷凝器,首先要确认环境温度。一般设计风冷制冰机时,必须要求客户提供当地全年最高的环境干球温度。
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