板式換熱器在船舶輪機中的應用

趙麗莉(天津濱海博泰海事工程技術有限公司 天津 300451)

一、前言

在船舶輪機中，熱交換無疑是保證輪機正常使用非常關鍵的因素，輪機工作的時候需要保持一定的溫度才能夠保證機械的正常運行，目前在船舶輪機中已經有非常種設計的換熱器，其中板式的就是其中非常重要的一種，是未來非常具有發展潛力的機械。也正是因為這樣，我們就需要對輪船中使用的板式散熱器進行一些必要的探討研究，通過這樣的探討研究來讓我們的板式散熱器使用更有效。

二、板式熱交換器構造及特點

工作原理及構造型式。熱交換器的原理其實非常簡單，基本上都是由許多的通道板和唯一的一片盲板還有端板組成的。而后者是位于熱交換器的兩端，因此對于熱換器的傳到以及通道的密封是有非常大的幫助，在這個系統中基本上都是將熱空氣從一個方向流入到另外一個方面，而通道板就是存在介質的地方，當空氣在而這些介質基本上都是屬于散熱介質，當熱的空氣和這些介質進行接觸的過程中，就達到了散熱的目的，當然這樣的設備已經在很多行業中都有非常廣泛的使用，不僅僅是在船舶行業。

其常見型式如下

1.板翅式換熱器。它是由許多原件共同組成的，在這些原件中無疑隔板和翅片是最為重要的，是熱交換中最為關鍵的元素。目前在設計的過程中分為兩種方式，第一種就是逆流式，第二種就是交叉式。兩種方式能夠起到的換熱效果其實在實際的使用過程中都是近乎相同的，但是需要注意不同情況下使用就會有不同。

2.平行板式換熱器。在這種換熱器中主要是由平行的薄板共同組成的結構，對于每一個平板之間都是利用了特殊的封閉材料進行阻隔，保證了熱空氣和冷空氣的交換。只有冷熱空氣進行有效的交換，才能保證換熱的效果，而板式散熱器就是能夠達到冷熱交換的高效率，能夠減少交換過程中的熱量損失，在現在的船舶中使用的比較廣泛，能夠達到比較好的使用效果，在未來平行板式換熱器也會被更多的使用。

3.螺旋板式換熱器。設計出來的效果是螺旋通道，這種螺旋通道是采用的非常薄的金屬板制作而成，而且距離是等距的，這種板式的換熱器的優點是表面積大，因此換熱的效果非常明顯。但是由于比起平行板式熱交換器更新，所以使用的也還不是非常多，但是未來的使用空間也是非常大的。值得我們更多地了解和研究。

三、板式換熱器在船舶輪機中的應用

熱交換器已經是船舶中不可缺少的重要設備之一。比如在主副機滑油冷卻器、氣缸套淡水冷卻器、燃油加熱器、蒸汽凝水器、給水加熱器等設備中都要用到換熱器。船舶特殊的工作環境對換熱器的要求非常苛刻,其中特殊環境包括在海面上不穩定等因數,可能遭遇振動、沖擊、大角度傾斜及噪音等工況；冷卻介質一般是海水，其中含鹽濃度大,工作環境濕度高，對板片的腐蝕性很強；船舶本身空間結構很緊湊,對換熱器所占的空間和質量更加嚴格限制。傳統的換熱器傳熱介質往往是水,而船舶用換熱器傳熱介質一般是油與水等等。板式換熱器的出現有效的解決了很大一部分問題。

1.針對船舶采用的設備要求結構緊湊和質量小的問題

目前在板式換熱器中，已經在船舶輪機使用中普遍認為是和傳統的換熱器相比，體積上是非常小的。為此采用了有限元分析法,同時為了達到船用設備的要求,根據實際的應力應變分布將板體不必要的部分去掉或減小,并對薄弱部位進行局部加厚。對板體采用整體氣割的方法來減小焊接變形對強度的影響,然后再組焊內側板及面板,然后進行消除殘余應力的熱處理。這樣就能夠盡可能的讓設備的使用在安裝上就更加的節約空間，更多的帶來一些好處，也就能夠很好的完成換熱工作，保證船舶正常使用。

2.針對沖擊性、大傾角搖晃、振動等問題。

采用了板體底端多點固定法,即對所有能固定的部位都采用了固定連接,某些重要的特殊部位還采用了加強筋結構,從而增加了設備的穩固性。只有安裝穩固性提高，才能保證換熱器的換熱效率和效果，一旦由于振動等問題出現，就會影響換熱效果。

3.針對冷卻介質是海水,氮離子濃度很高的問題

由于很多輪機是直接和海水接觸，因此在使用過程中對于換熱的介質是有非常大的影響,因此目前在輪機使用上板片通常選用抗腐蝕性能高材料，例如欽材,其質量也比不銹鋼小得多。為了保證欽板質量,除了進行常規的檢驗,還要對板片均進行100%普色滲透檢驗,進一步消除抽檢板片時的誤差。

4.針對傳熱介質問題

由于水與油的比熱容相差比較大,在轉熱過程中溫差相差更大,從而使熱傳遞系數也更大。為了使得產品可靠經濟,要確保船舶工況下的油水傳熱性能,來保證設備有一定的換熱裕度。只有熱介質能夠有效地傳導熱量，才能夠保證換熱的效果能夠達到。

5.價格低廉可操作性強

我們都知道板式換熱器具有價格低廉的特點，這就在我們不論是在生產或者維修的過程中能夠盡可能的降低成本，增加效益。這就是因為它的制作工藝上來講是非常成熟的，一般我們在生存的時候僅僅用沖擊加工就可以實現板式換熱器的生產工作。而我們在后期維護的時候，如果這個板式換熱器能夠繼續工作使用也就是它是可維護的，我們就可以松開其安裝結構中的螺絲即可清洗，如果它是不可維護的就是已經損壞的，那么我們就完全可以換一個就好了，不用為了而著急。在船舶輪機中的的應用就更加明顯了，價格低廉完全可以在應急的設備中進行準備。

四、板式換熱器在實際船舶輪機中的運用（以故障維修為例）

例如在漁業捕撈的過程中如果出現了板式熱換器故障，那么這個時候就需要將通道板拆下，當先在拆卸通道板的過程中需要注意的就是一定要將相鄰的兩個通道板拆卸并且對板式熱換器做以下方式的改進：

首先是將齒輪箱的大小改變，將原有的減速比3:1改為目前的4.5：1，使得齒輪箱的空間更大。

其次就是精確螺旋槳的直徑，可以將螺旋槳的直徑改為1.6m，同時可以降低軸線中心高度，這樣的改進是為了配合輪機的使用，當然在改進以后，在漁業捕撈的效果上明顯有所提高，拖網的力度以及漁船的承載力明顯上升，根據目前的實際研究發現，改進后的輪機拖力從29牛頓上升到了53牛頓，因此在性能上有非常大的提高，而且從拖網的速度來看，也有一定的提高，因此熱換器對于船舶輪機的改良在漁業捕撈方面是值得推廣的，同時對其他行業也具有借鑒作用。

結束語

總之，板式換熱器在我國的發展中具有非常不錯的前景，因此對于板式換熱器相關技術的改造以及推廣是非常重要的，同時船舶輪機的使用也是板式換熱器的一種嘗試，而將來應用前景將更加的廣泛。

[1]馬智宏.輪機管理必須面向創新、面向全球、面向現代化[J].航海技術。2009，（01）.

[2]韓顏，楊北勝.船舶輪機管理的現狀與發展以及有效管理措施[J].科技創業家，2012（06）：34-35.

[3]藍江宇.淺談內河船舶輪機的管理與養護[J].中國高新技術產業，2011，5（07）：67-68.

[4]邢士占.新版《海船船員適任考試和發證規則》主要調整內容述評[J].航海教育研究，2012（2）：4-9.

[5]甘玲板式換熱器在空調工程中的應用及其分析 全國暖通空調制冷1998年學術年會資料集（1） 1998-06-30 中國會議.

[6]徐仰旺淺談板式換熱器在硅鐵電爐中的應用鐵合金2005-08-30期刊.

[7]劉濤 板式換熱器在昆明佳華廣場中的應用全國暖通空調制冷1998年學術年會資料集（1）1998-06-30中國會議.