管板被廣泛應(yīng)用于列管式換熱器、鍋爐、壓力容器、汽輪機(jī)、大型中央空調(diào)等行業(yè)。

對(duì)螺旋板換熱器產(chǎn)生氣阻的原因進(jìn)行理論分析和闡述,并討論防止產(chǎn)生氣阻的方法和消除氣阻的對(duì)策,對(duì)螺旋板換熱器的正確使用有一定意義。
螺旋板換熱器是一種換熱設(shè)備,因其制作工藝簡單、換熱效率高而在化工生產(chǎn)中被普遍采用。但新螺旋板換熱器在剛開始投用時(shí),往往由于其內(nèi)部產(chǎn)生氣阻而造成系統(tǒng)阻力加大,嚴(yán)重的甚至?xí)?dǎo)致介質(zhì)不能通過換熱器,生產(chǎn)不能正常進(jìn)行。
1　螺旋板換熱器結(jié)構(gòu)分析
如圖1所示,螺旋板換熱器有2個(gè)通道,分別是頂入側(cè)出和側(cè)入頂出。2個(gè)通道呈交叉分布,正常生產(chǎn)時(shí)冷熱介質(zhì)分別從頂部和側(cè)部流入,在逆向流動(dòng)的過程中實(shí)現(xiàn)換熱。
2　氣阻產(chǎn)生的原理分析
2.1　氣柱產(chǎn)生壓差的原理分析
如圖2所示,在U形管中裝有某種液體,U形管右側(cè)封有一段氣柱高為h1,氣柱之上有一段高為h0的液柱,氣柱下部的液柱高為h,U形管左右兩側(cè)液位相同,液柱上面的壓強(qiáng)分別為P1和P2,則該U形管兩側(cè)的壓力平衡公式為:p1+ρg(h0+h1+h)=p2+ρg(h0+h)(1)式中,ρ為U形管中液體的密度;g為重力加速度。
由于空氣密度與液柱相比非常小,在此可忽略不計(jì)。
由(1)式可換算得出:
p2-p1=ρgh1(2)
由式(2)可以看出,一段高為h1的氣柱可產(chǎn)生大小為ρghl的壓差,也就是說,U形管右側(cè)的壓強(qiáng)必須比左側(cè)大ρghl,才有可能使得右側(cè)的液體向左側(cè)流動(dòng)。
2.2　螺旋板換熱器產(chǎn)生氣柱的過程分析
(1)液體順著新螺旋板換熱器右側(cè)頂部流入,從外層向內(nèi)層流動(dòng),如圖3所示。
(2)隨著液位不斷升高,左側(cè)液位到達(dá)流道內(nèi)圈頂部高點(diǎn),如圖4所示。
(3)液體繼續(xù)流入,越過第1圈流道內(nèi)圈頂部的高點(diǎn)進(jìn)入第2圈,并在第1圈流道頂部形成一段氣柱,如圖5所示。
(4)隨著液體的不斷流入,螺旋板的流道內(nèi)會(huì)由外向內(nèi)每一圈都形成一段氣柱,液體流動(dòng)需克服的阻力也越來越大,如圖6所示,這時(shí)螺旋板內(nèi)就形成一定的氣阻,其氣阻的大小約為:
p′=ρg(h1+h2+…+hn)(3)
式中,p′為氣阻;ρ為流通介質(zhì)的密度;g為重力加速度;h1、h2…h(huán)n為螺旋板內(nèi)氣柱的高度。
假若液體介質(zhì)的壓頭足夠大,可以克服整個(gè)螺旋板換熱器內(nèi)部形成的氣阻,則液體可以繼續(xù)流通,并終將螺旋板內(nèi)部的氣柱逐步排向出口,生產(chǎn)不會(huì)受到影響。但是如果螺旋板換熱器的流道圈數(shù)很多,而且液體介質(zhì)的壓頭偏小,不能克服螺旋板內(nèi)氣柱形成的阻力,則液體將不能形成流通,并終影響生產(chǎn)。
3　氣阻產(chǎn)生的特點(diǎn)
根據(jù)以析,螺旋板換熱器產(chǎn)生氣阻有以下特點(diǎn):(1)板間距越大越容易產(chǎn)生氣阻,反之越不容易產(chǎn)生氣阻;(2)介質(zhì)黏度越大越不容易產(chǎn)生氣阻;(3)介質(zhì)注入的速度越慢,越容易產(chǎn)生氣阻,而且氣阻越大;反之,則越小;(4)螺旋板換熱器的換熱面積越大或者流道圈數(shù)越多,產(chǎn)生的氣阻越大;(5)介質(zhì)密度越大,產(chǎn)生的氣阻越大。
4　預(yù)防和消除氣阻的對(duì)策
為了防止產(chǎn)生氣阻,使用螺旋板換熱器時(shí)可采取以下幾種措施:(1)在保證流量的情況下,盡量選用流道間距比較小的螺旋板換熱器;(2)開啟螺旋板換熱器時(shí),先打開螺旋板出口的排空氣閥門,并快速打開出閥門,使介質(zhì)螺旋板的同時(shí)將換熱器中的空氣盡除;(3)在場地允許的情況下,可采用平臥式安裝方式,以避免氣阻的產(chǎn)生;(4)若換熱器圈數(shù)較多,形成的氣阻很大,介質(zhì)系統(tǒng)壓力不能克服其阻力,也可先將螺旋板換熱器平放,用水或其他介質(zhì)從外圓管口處灌入,將空氣從中部向上的管口排出,然后用盲板封堵,再將其豎起按正常方式安裝。
另外,對(duì)于有幾臺(tái)螺旋板換熱器并聯(lián)安裝的情況,新?lián)Q熱器安裝到位后由于有氣阻的存在,比其他換熱器的阻力要大得多,也就是說并聯(lián)換熱器前后的壓差不能克服新?lián)Q熱器產(chǎn)生的氣阻,否則會(huì)造成介質(zhì)從其他換熱器“短路”而不能從新?lián)Q熱器流通的現(xiàn)象。這時(shí),可先關(guān)閉其他換熱器出閥門,靠液體系統(tǒng)壓力將介質(zhì)從新?lián)Q熱器強(qiáng)制流通后再開啟其他換熱器正常生產(chǎn)。
掌握螺旋板換熱器產(chǎn)生氣阻的原理和對(duì)策,對(duì)正確使用螺旋板換熱器,避免和減少氣阻的產(chǎn)生,保證正常生產(chǎn)具有重要的意義。

固定管板換熱器中常用的是U型膨脹節(jié)，它具有結(jié)構(gòu)緊湊簡單，補(bǔ)償性好，價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)。

管板加工中檢查和控制孔直徑及允許偏差的辦法：
　　1、管板孔直徑及允許偏差應(yīng)按GB15l的規(guī)定執(zhí)行。
　　2、鉆孔后應(yīng)抽查不小于60°管板中心角區(qū)域內(nèi)的管孔，在這一區(qū)域內(nèi)允許有4％的管孔上偏差比GBl5l表16~表2l中的數(shù)值大0.15mm。
　　管板加工中表面粗糙度的要求：
　　1、當(dāng)換熱管與管板焊接連接時(shí)，管孔表面粗糙度Ra值不大于25μm。
　　2、當(dāng)換熱管與管板脹接連接時(shí)，管孔表面粗糙度Ra值不大于12.5μm。
　　管板焊接加工中腐蝕問題：解決管板與列管焊縫腐蝕的有效辦法是使管板表面與水隔離，也即在金屬表面涂刷一層保護(hù)層。應(yīng)用舉例：對(duì)新制作的換熱器，直接在廠房里對(duì)管板表面噴沙處理，達(dá)到一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，環(huán)境溫度選擇15～35℃，相對(duì)濕度不大于85％，用鬃刷將配好的TS406直接涂在管板表面，待道干后再刷第二道，以表面光潔平整無氣孔為合格。
　　管板焊接加工變形的形式：拱形變形；波浪變形。
　　管板焊接加工變形的原因：
　　1、組裝與施焊的順序不當(dāng)；
　　2、焊接方向不正確；
　　3、焊接參數(shù)不合理，引起局部過熱；
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