半焊式板式换热器在制冷系统中的应用和发展

制冷方面的资料

《制冷学报》2003年第2期

科技报道

半焊式板式换热器在制冷系统中的应用和发展

MatsStromblad

(瑞典阿法拉伐有限公司　隆德　SE-22100)

Ξ

袁凌

(阿法拉伐(上海)摘　要　为促进制冷系统的节能环保,,。实践证明,,、冻结变形、应力疲劳等一些技术问题。,。通过优化程序,可以使整个系统的初期投资最省。

关键词　热工学;;综述;节能环保

Semi-WeldedPlateHeatExchangersApplicationsandDevelopmentinRefrigerationSystems

ByMatsStromblad☆andYuanLing

☆AlfaLavalLundAB,Sweden

Abstract　Forpromotingenergyeconomyandenvironmentalprotectioninrefrigerationsystem,AlfaLavalhasdevelopednewversionofSemi-weldedplateheatexchangersbycontinuousR&D.Practiceprovedthatitsolvestheexistedtech2nicalproblemssuchasrefrigerantpermeation,damagebyfrozen,stressfatigue,etc.whileholdingtheadvantagesofcommonones.New

technologiesmakeSemi-weldedplateheatexchangersmodulizeandbewidelyusedbyrefrigera2tionapplication.Theoptimization

softwareensurestheinvestmentbethelowestinwholesystem.

Keywords　Pyrology,semi-weldedplateheatexchangers,review,energyeconomyandenvironmentalprotection

概　述1　

由于具备高性能、省空间、低能耗、维护简单等

许多优点,板式换热器已获得各行业的高度肯定,迅速取代了管壳式及其他形式的热交换器。

通常,板式换热器的板片之间以胶圈密封,但由于制冷剂易泄漏,因此,长期以来传统的板式换热器一直不是制冷行业的理想选择。

80年代初,为了使板式换热器适用于制冷剂的蒸发和冷凝,新的板换技术被发展并普遍应用于制冷和空调行业,半焊式板式换热器是其中一类。1983年,瑞典阿法拉伐公司的半焊式板式换热器在深井矿的应用成为板式换热器和螺杆压缩机结合使用的首例。

新一代半焊式板式换热器(图1)是将两块板片由激光焊接在一起,形成一个密封的通道。在制冷应用中,制冷剂在激光焊接通道中流动,仅与板片组进出口处的两个耐制冷剂和压缩机油的密封环接触。另一侧介质仍以橡胶圈密封,必要时可以拆卸。

Ξ收稿日期:2003年01月15日

由于半焊式板式换热器可模块式应用,所以它在冷却和速冻方面有大量使用。它的特点是制冷剂充注量少,板片材料可用于包括卫生级和腐蚀性在内的各种流体,不怕冻结,抗(由温度和压力变化而引起的)疲劳能力强,热效率高等,这些足以应对日益上涨的能耗成本和环保要求。制冷剂充注量少的另一个突出优点是流体惯性小,反应灵敏,便于实现自动控制。

图1　激光半焊式板片组

—27—

制冷方面的资料

《制冷学报》2003年第2期

2密封环(圈)　

按照欧洲的压力容器新标准PED要求,氨冷凝器需进行3.5MPa检验。

保持密封环(制冷剂侧)和密封圈(介质侧)长期有效的关键是如何使橡胶在承压时不破裂和在长期使用后仍保持弹性。进一步要求是经多次拆装后橡胶环(圈)仍可按原尺寸紧固而不致泄漏。为了达到此目的,一是改进密封材料,二是优化结构。

很高的试验压力下给密封环(圈),槽的底部有弹性,时过度施压。,密封环(圈)不用胶水固定,。因此,新一代的原装密封环圈即使经常拆装,其使用寿命仍可长达10年。

不断的研发工作使这些人造橡胶同时具备能适用于更极端的温度和渗透率更小的优点。经过机械和化学性能的提高,氨密封圈的适用温度为-45～120℃。以前用来降温的去过热器已不再需要了。

半焊式板式换热器在相同温度下也可以应用于HC和HFC工质。隐患和解决方案3　3.1　渗透

随着社会的发展,人们对环保问题日益关注,使用天然工质的呼声越来越高。正是在这一背景下,氨作为制冷剂的应用范围逐渐增加。但相对来说,如果密封问题解决不当,氨容易泄漏,以前这一缺点就限制了它的使用。

新一代半焊式板式换热器用激光焊接已减少了90%以上的橡胶密封,氨不会泄漏。但从微观上说,仅存的2个氨密封圈为橡胶制品,如同自行车轮胎时间久了会渗气那样,氨会通过分子运动向外渗透。

表1是在1.0MPs压力下一个板片组上两个直径12厘米密封环每年渗透克数的测量结果。

表1

氨密封环材料矿物油或PAO油CR(1995年前)矿物油或PAO油CR(1995～2001年)矿物油或PAO油无油无油

PAG油

CR(2002年)CR(2002)EPDMEPDM

M10-BW渗透值

(克/年)12106655

选,可用于任何冷冻油和制冷剂的混合物。然而,这种材料的适用温度相对较窄,为-10到80℃。通过与橡胶供应商的密切合作,新一代氯丁橡胶的温度范围有了实质性的扩大,同时,渗透率也大幅降低。

通过这些值,可以估计出某类大小的蒸发器在一定压力下氨渗透的总量,这对于有环保要求的地区特别重要。

加上板式换热器原有、板片数量和,使得用氨作为制冷剂的。例如在芝加哥、伦敦和哥本哈根,它被应用于空调和冷却。在英国的超市中就大量采用低充注量的氨系统。3.2　冻结

如同采矿业要求冷却水接近冰点,食品行业中的卫生流体有同样的要求,这些流体被氨直接冷却至几乎冻结。例如乳品和饮料工艺、禽畜屠宰都需要制取1～2℃的冰水,在阿法拉伐的半焊式板式换热器中用-1℃的氨直接冷却水,既节省投资又减少能耗;啤酒在氨半焊式板式换热器蒸发器中直接冷却至0℃以下以贮存。

进一步试验,结果表明,用新一代半焊式板式换热器作为蒸发器可以使流体(例如水、醇-水溶液等)产生冰晶,类似于冰霜,并稳定于此状态,它可以增加小区供冷管网的能力而无需增加现有管道的尺寸。

最高温度

(℃)8080100100135130

最低温度

(℃)-10-30-30-30-

25-25

图2　流道内冻结不会破坏板式换热器

　　在制冷系统的橡胶密封材料中

,氯丁橡胶是首—28

—

像这样的系统也可以用其他形式的蒸发器,但

制冷方面的资料

《制冷学报》2003年第2期

新一代半焊式板式换热器独有的灵活设计可以允许

板片通道间产生冻结而不会造成永久性的变形和破裂。在形成冰晶时,流体在板式换热器通道间为全紊流,冰晶难以积聚。实验证明,即使发生完全冻结,仍不会对新一代半焊式板式换热器造成伤害(图2)。3.3　应力

直膨式制冷机组(图3)

。

尽管使用说明上要求不要使板式换热器处于很大的应力下,但新一代半焊式板式换热器已经被证击。。“安全阀”,,介质侧的密封圈可略微移动。最糟糕的情况是压力超过极限使密封圈严重移位造成渗漏,但这只需将密封圈复位便可恢复正常。密封圈的质量经研发可应付更极端的温度,与密封支撑一起可以满足大部分需求。板片万一若干年后疲劳破裂,只需将其更换便可。

阿法拉伐对半焊式板式换热器作过应力疲劳试验,例如,对A15-BW施加0.1～1.5MPa循环冲击,700000次后没有任何破裂

。对一个工厂内的板式

图3　半焊式板式换热器作为冷凝器、蒸发器

和油冷却器应用于直接膨胀式机组中

4.2　满液式

小压降的自然循环满液式系统需要在制冷剂的静液柱高度和蒸发器加气液分离器回液管内的压降间取得平衡。考虑到分配不均,为了达到高热效率,循环率应在1.25～3之间。如果分配均匀,并有足够大的压降,1.3是接近于达到最佳传热的值。因此,满液式蒸发器可以用于很广的负荷范围,但配套 …… 此处隐藏：4215字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……