殼管式熱交換器制冷機組安裝設計及維修探析

董志寧

摘 要：本文通過殼管式熱交換器制冷機組安裝、冷卻水系統配管設計等方面對殼管式熱交換器制冷機組的安裝設計要點進行分析，并深入探討殼管式熱交換器常見的維修設計，希望能為有關人士提供有效參考。

關鍵詞：殼管式熱交換器；冷卻水系統；氟利昂

0.引言

制冷量較大的氟利昂制冷設備中，中央空調機組大多都采用殼管式熱交換器進行換熱工作。

1.殼管式熱交換器制冷機組的安裝設計要點

1.1殼管式熱交換器制冷機組安裝

管殼式熱交換器從結構上主要以固定板管式、U形管式為主。固定板管式熱交換器的安裝是借助管子兩端，使其固定在殼體的兩端管板之上，將管板和殼體相互綁定在一起。因為此類熱交換器質量較輕，結構簡單，所以在殼程程數同樣的條件下能排列的管子數量會較多。但是由于此熱交換器的殼程很難被維修和定期的清潔，以干式蒸發器為例，此類蒸發器管程走氟利昂，而殼程走冷凍液，所以通常選擇不容易結垢、方便清潔的液體，當管束和殼體之間的溫差值過大時，就會產生不同程度的熱膨脹，造成管子與管板的接口處發生脫節，易發生液體的泄漏。U型管式熱交換器的管束是呈U字形的形狀，通常都是由U形的彎管所構成的，管子的兩端固定在相同的一塊板子上，彎曲處不進行固定，促使每一根管子都能有隨意伸縮的空間，而在此過程中不受到其余管子的影響。此種熱交換器在進行清洗的過程中，應該先將整個管子都取出來，但是要想實現徹底的清洗還是較為困難的。由于彎曲的管子需要一定的彎曲范圍，所以在制造管子的過程中需要借助曲率不相同的模子夸管，并且使得管板的可利用效率降至最小。對于制冷環節，冷凝器和蒸發器由于形狀和架構上的相似，所以就主要以冷凝器為例，外殼是使用無縫鋼管和鋼板卷直接焊制而成的，呈現一個圓筒的形狀，外殼的兩端都裝有管板，方便脹接或者焊接換熱管[1]。

1.2冷卻水系統配管設計

在國內的冷凝器中，在對于冷凝器中的產品說明之中一般只有耗水流量和冷凝器中的設計壓力進行說明，冷凝器中冷卻水的水阻力沒有進行過多的介紹，此類問題是有關于產品性能參數上的缺失，只能根據有關的設計資料作為參考。就目前，仍舊與很多人認為實際冷卻水系統的配管過程簡單，往往在具體的施工過程中，不經過反復的查驗就只依據水流量和冷凝器冷卻水管徑進行對于配水泵的選擇，簡單的以為選擇一個較大的水泵就可以提升冷卻效果，此類盲目的安裝到最后就會導致冷凝器的換熱管（管程）水流量和壓力大于限定的額定值，甚至還會出現機組調試的過程中出現冷凝器換熱管時被擠壓出裂紋，導致氟利昂的泄露，或者是在機組使用一階段之后，水壓力時換熱銅管所發所發生的負荷過大，導致出現裂紋，從而也能導致氟利昂的泄露，致使系統沒有辦法正常的運作。盡管冷卻水系統并沒有那么復雜，但是仍舊需要嚴謹的按照相關圖紙設計進行一些列的安裝，才能保證其穩定的運作。如圖1就是一個有明顯特征的冷卻水系統配管圖。

1.3管子在管板上的固定與排列

管子在熱交換器的傳熱面中，其主要材料的選擇應該根據其工作的壓力、溫度、流體腐蝕性和流體對于材料脆化作用等有關因素所決定，在材料的選擇上可以選用碳鋼、合金鋼、紫銅、鋁黃銅、304不銹鋼等。管子在管板上的固定方法應該保證連接狀態的穩定性，較為常用的方法有脹管法和焊接法。當出現高壓和高溫的情況時，并且在實際的操作中受到多次變形、熱沖擊和強烈的腐蝕程度時，為了保障其具有一定的可依賴性，就可以采用脹焊的方式，針對非金屬管和鑄鐵管也可以利用墊塞法進行固定，另外較為先進的方法還有爆炸脹接法、爆炸焊接法、液壓脹管法和黏脹法等。脹管法通常情況下能夠保障連接處的嚴密性，并且有利于隨時更換破損的管子。脹接機接頭容易受到溫度的影響還能受到操作所帶來的壓力和材質等方面的干擾，所以不能輕易的就斷定其適用區域。由于高溫會造成管子和管板的連接松動，容易引起膨脹連接點的泄漏，所以針對高溫、高壓、和易被引燃的流體使用更多的方法為焊接法。

2.殼管式熱交換器常見的維修設計

2.1對于換熱管有腐蝕孔或裂縫的維修

當傳換熱管出現腐蝕孔或、裂縫和板接口松動的時候就會造成氟利昂的泄漏。當檢測冷凝器時，一旦發現冷卻水的顏色純度不存，伴有油漬和花紋狀，就可以初步斷定為是冷凝器的內部故障導致泄漏。但是當出現微漏或者漏點發生在冷凝器的上方，由于通常冷凝器的上方為氟利昂的蒸汽，所以冷凍油不易泄漏，當此類現象一旦發生，并不需要立即講將器的端蓋進行拆卸，應該在管板上的傳熱銅管進行逐一的檢查，通過利用系統中自帶的氟利昂氣體壓力就可以測出，例如，當發現氟利昂壓力不夠的情況下需要釋放氟利昂，利用氮氣進行測試。往往從測試或檢查效果可以發現，運用肥皂泡去檢驗泄漏更為便利，僅僅需要涂在傳熱銅管上，當發現氣泡的時候即為發生泄露。檢測到泄漏點時就可以進行封堵，在封堵的時候應該注意當傳熱銅管和管板之間是焊接連接的，才能使用銅焊的辦法封堵。具體的方法有兩種，第一，當找到泄漏點時從兩端向泄漏的銅管傾灌玻璃膠，等到其凝固之后即可使用。第二種，采用1：50的比例使用金屬錐堵和傳熱銅管進行連接，另外應該配液體密封膠才能封堵牢靠[2]。

2.2對于換熱管內壁積垢的維修

由于熱銅管內壁積垢導致管徑逐漸變小，最后造成傳熱效率的減少、根據此現象可以適當的利用機械法和酸洗去結垢，運用機械法上，應用特定的刮刀和鋼條進行連接，并運用電機軸做成刮垢器，但是機械法存在一定的損壞傳熱導管的隱患，需要謹慎使用。利用酸洗法的時候，應該用濃度5%-8%的鹽酸溶液和一定量的動物血液混合制成酸洗液，并將冷凝器中清水清出，之后經過一天的時間再注入酸洗液，注入1%的少見溶液進行中和15min。隨后利用泵循環用清水洗兩個小時，直到洗凈其中的雜垢為止，即可完成整個除垢的工作。

3.結論

殼管式熱交換器具備一定的換熱效率高，實際占地空間小，運作成本低等優勢，但是在殼管式熱交換器制冷機組安裝中會存在上述一系列的問題，就需要專業人士不斷的仔細檢查泄漏點，才能解決掉實際故障。

參考文獻：

[1]趙文炳.設冷水板式換熱器外漏原因分析與處理[J].機電信息，2019（12）：118-119.

[2]王立新，黃凱，孫志堅.板式換熱器熱工選型優化算法探討[J].能源工程，2019（02）：79-82+88.