板式换热器应用在制冷设备上存在的一些问题

发布日期：2017-09-25 作者：华博换热设备点击：

由于可拆式板式换热器具有很强的热交换能力（其传热系数是常规换热器的数倍，单位体积换热面积很大）,并且体积小巧、重量轻。因此，一直受到科研人员和用户的青睐。但是，板式换热器的耐压性能不好，密封性能差，制约了板式换热器在工程中的应用。以前，板式换热器主要使用于较清洁的工作介质，工作压力不太高，对泄漏要求不太苛刻，泄漏后不会对环境及工作介质之间产生较大影响的设备上，如应用在民用的热水交系统和蒸汽热水交换系统上。

目前，制冷设备采用板式换热器，主要是一些小型设备，以进口钎焊板式换热器为主。至于在大型冷水机组的冷凝器和蒸发器上采用单独的板式换热器，理论上是可行的，但还没有看到相关的报道。也就是说，人们对板式换热器在制冷行业的进一步推广应用还有一定的顾虑，其安全可靠性及与其有关的问题还有待进一步解决。

现在以一套在用的制冷设备为例进行分析。

该设备采用两台7.5匹风冷机组并联工作，制取冷水给生产鲜啤的保温罐、保温槽降温，在冷水中加入防冻液将冰点控制在-6℃左右，冷水温度控制点设在板式蒸发器进口，控制温度为2~4℃。

该套设备存在主要问题是板式蒸发器冻堵，系统在较高温度条件下运行正常，而在低温条件下（进水温度2℃左右，机组即将停机时）容易发生冻堵。当板式蒸发器发生冻堵时，工况急剧恶化，在很短时间内就可以将整个板式蒸发器内部冻住。

冻堵对板式换热器是致命的，由于板式换热器是属于比较娇嫩的设备，换热片的厚度很小，不能承受外力的冲击，当冻堵发生时，冰晶膨胀将会直接造成换热器的内部变形或泄漏。给制冷设备的运行和生产带来很大影响。

问题分析：

1、制冷系统不匹配，蒸发器偏小；或者是由于机组长期运行，蒸发器内部结垢、脏堵引起板式蒸发器热交换能力减小。造成在实际运行过程中蒸发温度偏低（-10℃）。

1）、蒸发温度低于冷水冰点，增大了板式蒸发器冻堵的可能性。

2）、蒸发器传热温差大，没有充分发挥板式蒸发器自身的的优势，不利于制冷效率的提高。当冷水进水温度为2℃（蒸发器进出水温差为5℃）时，蒸发器出口水温为-3℃，传热温差为9.3℃。由于板式蒸发器具有很高的传热系数，其传热温差至少应当比常规换热器还要小，比如说选取2℃左右。

2、冷水冰点偏高。当蒸发器在低温度点（进水温度2℃）运行时，出水温度仅比冰点高3℃。这并不是说实际运行不允许，但这毕竟增加了冰堵的可能性，需要对温度的控制更精确。另外，在冰点附近冷水粘度大，流动性差，而板式蒸发器单元流通截面很小，更适宜采用流动性好的工作介质。因此，可行的话，应当采取降低冰点，提高冷水出水温度，加大冷水流量等措施。

3、控制装置不完善。冷水水泵的起停没有与制冷系统的运行进行联锁，也没有对蒸发器的冷水流量及压降进行检测控制。该制冷系统虽然有低压控制器，但只是用来控制压缩机零压停车（防止设备长期停用时板式蒸发器承受高压）而没有低压运行保护。一旦停泵或蒸发器内部脏堵造成水流量减小都会引起冰堵发生。

4、维护不当。

1）、进水温度控制长期失修，显示值较实际值偏低约1.5℃，而且仪表惰性大不能及时反映冷水进水的真实温度。在实际运行过程中会造成冷水除数温度接近冰点而机组仍不停机。

2）、板式蒸发器上虽然装有防冻堵温控装置，但往往是冰堵已经发生而防冻堵装置仍就没有动作，由于冷水出水温度与冰点很接近，不易将其调整到最佳控制点。

5、系统制冷剂缺少时也会引起冻堵的发生。这一点与常规蒸发器有所不同。其原因，与板式蒸发器是的结构有关。板式换热器是由非常多个很窄的单元通道叠加而成，每个单元内冷水或者制冷剂流量非常小，换热片很薄，热交换能力很强。当系统制冷剂缺少时，会造成各个单元通道内制冷剂分配不均匀，此时蒸发压力很低，而有限多个单元内由于剧烈热交换而发生冰堵，此后又引起邻近单元通道的堵塞，引起连锁反应，冰堵不断加剧，直至将整个蒸发器内完全冻实。

基于以上问题，板式蒸发器在实际应用当中应注意以下问题。

1、处理好蒸发温度、冷水冰点、冷水温度的关系。保证蒸发温度不低于冷水冰点，尽量提高冷水温度，使其远离冷水冰点。

2、采用性能更好的板换，其耐压能力不低于系统控制的最高压力。如果从经济角度考虑，采用较低工作压力的板换，应加装安全阀，保证设备不超压。

3、安装防冻堵装置是不可缺少的。

4、提高温度控制的精度和反应速度，不仅控制进水温度，也要控制冷水出水温度。

5、加强设备维护，提高系统的密闭性，减少制冷剂泄漏。当设备长期不用时，应将系统内的制冷剂抽出或压入储液器内。

6、增加冷水流量和蒸发器压降控制。

7、对冷水系统加装过滤器。

8、改低压停车为低压运行保护，改自动复位为手动复位。

总之。

1、随着技术的完善，板式换热器性能的提高。板式换热器在制冷行业的应用必将会越来越广。

2、在实际应用过程中应考虑到板式换热器的自身特点，做到扬长避短。