污垢對板式換熱器傳熱的影響
近幾年隨著我國換熱器行業產品的快速發展,換熱器產品使用條件和換熱器產品客戶發生了根本的改變,用戶對換熱器產品設計提出了更高、更嚴、更具體的要求,如產品壓力、面積、體積和工藝介質方面都與以往大不相同。最明顯的一點,用戶在水的污垢熱阻都提出了更明確的要求,明確提出水的污垢熱阻是0.000344m2.℃/W(是原來潔凈自來水的2倍,這一般是用戶的最低要求)、0.0004m2 .℃/W,有的甚至提到了0.0005m2 .℃/W。氣側一般是壓縮空氣,用戶一般沒有明確提出要求,但按《換熱器原理及計算》書中明確規定其污垢熱阻0.000344 m2 .℃/W。從這些數據看出污垢系數是常規產品污垢系數的2倍,甚至3倍,這樣,就會讓人對以往那種對污垢系數的考慮方法是否適用和得當發生疑問。
選用污垢系數
了解了污垢對傳熱的影響,在產品設計中,到底取多大的污垢熱阻是合理的?有人認為選取較大的污垢熱阻比較可靠,其實這往往會帶來更嚴重后果,因為在傳熱量一定的條件下,勢必要加大傳熱面積或總平均溫差,從而增加換熱器成本。而傳熱面過大會導致熱流體出口溫度過低、冷流體出口溫度過高,這不僅影響工藝要求,而且有時在運行中為避免此結果常將介質流速降低、致使壁面溫度上升,這樣反而促使污垢更迅速地增長;同樣平均溫差過大,就要求提高熱介質溫度或降低冷卻介質溫度,導致介質與壁面的溫差加大,結果也是促使污垢增長,特別是沸騰蒸發受熱面,溫差過大有可能出現膜態沸騰,不僅使傳熱大為削弱、污垢迅速發展,甚至會使傳熱面過熱毀壞。此外,多孔的沉積物還會起到腐蝕劑的作用,在壁溫高時會加速金屬的腐蝕;結垢物質還會在金屬表面上形成氫或氧的濃差電池導致“垢下腐蝕”。恰當選用污垢系數涉及物理和經濟兩個因素。物理上考慮的因素有:流體和沉積物的性質。流體溫度管壁溫度;管壁材料和光潔度;物體流速以及清洗周期。經濟上應考慮的因素有:換熱器生產成本;費用隨尺寸而變動的情況;必要的清洗周期;清洗費用,包括生產損失在內;折舊費;稅率;正常維修費用;輸送泵費用及能耗;要求的投資回收期。最佳的設計污垢熱阻應在技術經濟比較中使初投資折舊費(隨污垢熱阻增加而增加)與清洗和停運費用(隨污垢熱阻增加而減少)所構成的費用總額為最小。
由于缺少換熱器在實際使用過程中的結垢情況數據,建議各生產廠家切實做好產品售后服務跟蹤,特別是要通過多渠道,多方式收集結垢數據。這樣才能在今后的換熱器設計工作中設計出更好、更有競爭力的換熱器產品。