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工業(yè)潔凈廠房換熱設備及其維護

作者: 深圳市中凈環(huán)球凈化科技有限公司發(fā)表時間:2022-01-14 17:48:07瀏覽量:1894

工業(yè)潔凈廠房換熱設備及其維護 本文詳細介紹工業(yè)潔凈廠房換熱設備之直接式換熱器和冷凝器的分類,及換熱設備的維護方案。 1. 工業(yè)潔凈廠房設備之直接式換熱器 直接式換熱器也稱為混合式換熱器,其特點是冷、...
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工業(yè)潔凈廠房換熱設備及其維護

本文詳細介紹工業(yè)潔凈廠房換熱設備之直接式換熱器和冷凝器的分類,及換熱設備的維護方案。

1. 工業(yè)潔凈廠房設備之直接式換熱器

直接式換熱器也稱為混合式換熱器,其特點是冷、熱流體直接混合進行換熱,因此在熱交換的同時,還發(fā)生物質(zhì)交換。直接式與間接式相比,由于省去了傳熱間壁,因此結(jié)構簡單,傳熱效率高,操作成本低,但采用這種設備只限于允許兩種流體混合的場合。

(1)蒸汽直接式換熱器

蒸汽和液體混合直接加熱是常見的一種加熱方式。實踐經(jīng)驗表明,在蒸汽和液體之間需要大的接觸面,以利于蒸汽的快速冷凝,加速換熱速度。研究表明,減小接觸面,換熱速率明顯降低。在設備性能不正常時,如液滴太大或蒸汽泡太大,會導致?lián)Q熱速度低下,這種情況在高黏度產(chǎn)品時容易發(fā)生。

盡管在加熱蒸汽和液體之間有很大的溫度差,但這類設備的加熱仍然是溫和的。原因之一是加熱時間很短,只有幾分之一秒; 另外一個原因,也許是更為重要的,是在蒸汽和物體之間立即形成一層很薄的冷凝液膜。這層液膜起到保護物體免受高溫的影響。因此蒸汽直接加熱方式允許有很高的溫度梯度,這是任何間壁式換熱器無法做到的,這種換熱器對蒸汽質(zhì)量有一定要求,由于設備性能的需要和保證產(chǎn)品質(zhì)量,蒸汽須不含不凝結(jié)氣體,因為不凝結(jié)氣體會影響蒸汽冷凝、干擾換熱過程。關于氣源、蒸汽或鍋爐用水,不應含有影響產(chǎn)品的物質(zhì)。換句話說,鍋爐用水應該具備飲用水的質(zhì)量,非正常的水處理劑是不許使用的。在有些使用場合下,如制品提晶,需要除去蒸汽和產(chǎn)品混合時所增加的水分,以保持原有的組分不變。除去水分的方法通常是在真空下使水分蒸發(fā),這是一舉兩得的做法,因為在真空閃蒸水分時,既除了水分,又可以使產(chǎn)品迅速冷卻。通過溫度控制(在蒸汽混合前、混合后以及蒸發(fā)后),可以做到處理前后產(chǎn)品的水分含量不變。

這種蒸汽直接加熱設備有兩種類型:噴射式和注入式。噴射式是在連續(xù)流動的液體中噴射蒸汽;注入式是在連續(xù)流動的蒸汽中注入液體。在蒸汽噴射式(蒸汽進入液體)中,蒸汽或者通過許多小孔,或者通過環(huán)狀的蒸汽簾噴射入流體管道中。在蒸汽注入式(液體進入蒸汽)中,液體或者以膜的形式,或者以液滴的形式分布在充滿高壓蒸汽的容器中,落于容器底部,加熱后的液體從底部排出。

工業(yè)潔凈廠房

(2)蒸汽噴射式換熱器

蒸汽噴射式冷凝器也是混合式換熱器。不同的是,它利用冷卻水與蒸汽混合,使蒸汽冷凝,以除去水分;這在濃縮操作中是必須的,在濃縮操作中要快速除去蒸發(fā)出來的蒸汽,此外還要在蒸發(fā)室內(nèi)造成真空。

2. 工業(yè)潔凈廠房設備之冷凝器

(1)噴射式冷凝器

用斷面逐漸收縮的錐形噴嘴進行水或其他液體冷卻劑噴射時,水在噴嘴內(nèi)的流速逐漸增快。速度越高意味著動能越大,而壓力則越小。如果將噴嘴座板的噴嘴上、下游隔開,上游空間(即水室)通入高壓水,則由于水的噴射就造成下游的低壓,因而產(chǎn)生抽汽的作用。吸汽室將蒸汽吸入后,經(jīng)過導向擋板使之從水流射束的四周均勻地進入混合室,而與許多聚集于喉部的射束表面相接觸。因射束的流速高,其動能大,蒸汽即凝結(jié)在水柱表面而被帶走,經(jīng)過噴嘴所形成的射流速度一般為 15~30m/s。帶走蒸汽的各射流在喉部準確聚集后,通過擴壓管將動能轉(zhuǎn)換為勢能以后,再從尾管排出。由上述可知,噴射式冷凝器除了有混合冷凝作用外,還具有抽真空的作用,所以特別適用于真空系統(tǒng)中蒸汽的排除。例如食品工業(yè)中的真空濃縮、真空脫氣、真空干燥等。當用這種水力噴射器作冷凝器時,就可以不再需要真空泵了;一般水力噴射冷凝器的高壓水壓力為0.2~0.5MPa,可采用高壓頭的離心泵或多級離心泵供送。中凈環(huán)球凈化可提供潔凈廠房、GMP車間的咨詢、規(guī)劃、設計、施工、安裝改造等配套服務。

(2)填料式冷凝器

冷卻水從上部噴淋而下,與上升的蒸汽在填料層內(nèi)接觸。填料層是由許多空心圓柱形填料環(huán)或其他填料充填而成,組成兩種流體的接觸面,混合冷凝后的冷凝水從底部排出,不凝結(jié)氣體則由面部排出。

(3)孔板式冷凝器

孔板式冷凝器裝有若干塊鉆有很多小孔的淋水板,淋水板的形式有交替相對放置的弓形式和圓盤圓環(huán)交替放置的形式。冷卻水自上方引入,順次經(jīng)板孔穿流而下的同時,還經(jīng)淋水板邊緣泛流而下。蒸汽則自下方進入,以逆流方式與冷水接觸而被冷凝,少量不凝結(jié)氣體從上方排出。進入的冷卻水經(jīng)與蒸汽進行熱交換后被加熱,而后從下方尾管排出。

工業(yè)潔凈廠房

(4)低位式冷凝器

除噴射式冷凝器外,填料式和孔板式冷凝器都需要真空泵,使冷凝器內(nèi)處于負壓狀態(tài)。在這種情況下,如無適當措施,冷凝水無法排出,通常采用兩種方法,即低位式和高位式。

直接使用抽水泵將冷凝水從冷凝器內(nèi)抽出,因而可以簡單地安裝在地面上,故名低位式冷凝器。高位式冷凝器不用抽水泵,而是將冷凝器置于10m 以上的高度,利用其下部很長的尾管(稱為氣壓管,俗稱大氣腿)中液體靜壓頭的作用來平衡上方冷凝器內(nèi)的真空度,同時抽出冷凝水。為了保證外部空氣不進入真空設備,氣壓管應淹沒在地面的溢流槽中。

(5)水簾(水幕)式空氣冷卻器

這種混合換熱器常用作空氣的冷卻凈化器。含塵空氣進入后,經(jīng)與冷卻水的水幕接觸而降溫、增濕、凈化。

工業(yè)潔凈廠房換熱設備維護方案如下:

工業(yè)運轉(zhuǎn)不可缺失換熱設備,這類設備常態(tài)的運行很易凝結(jié)污垢,若沒能及時予以消除將會累積更多。運轉(zhuǎn)狀態(tài)下的換熱設備被損耗,從長期來看減低了本該有的設備性能,縮減可運轉(zhuǎn)的年限。常見問題有結(jié)垢與腐蝕。

(1)運行中結(jié)垢

在換熱器表層,日常運轉(zhuǎn)時的設備內(nèi)經(jīng)由很多的流體,因而匯聚了固態(tài)性的污垢物質(zhì)。水的硬度是水質(zhì)標志之一,它反映了水的含鹽特性,其值為水中鈣、鎂、鐵、錳等溶解鹽類的總量。固體及匯入進來的流體是彼此接觸的,水垢帶來了后續(xù)較大的運轉(zhuǎn)干擾。換熱設備凝集起來的表層污垢縮小了應有的換熱實效,熱阻由此也會提高。同時,若表層累積著偏多污垢,那么通道經(jīng)由的流體也將變得更少并且增添了阻力。泵體功率被減低,耗費了較多的修護資金。

因此,對于換熱設備要經(jīng)常的清洗,在流體進入換熱設備之前增加過濾設備,使得進入設備的流體無雜物;同時將進入的流體進行軟化處理防止產(chǎn)生結(jié)垢。在后續(xù)運轉(zhuǎn)中,要隨時查驗并調(diào)控各時點的溫度及流速。可增設配備的旁路系統(tǒng),維持初期設定好的溫度條件及流速狀態(tài);及時修護設備,在更大范圍內(nèi)推遲結(jié)垢且延長可運轉(zhuǎn)的總時間,運送至進口的物料總量也并非固定,是不斷變更的;在各個階段內(nèi)都應測定聚集于換熱器的污垢總量,測定酸堿值及微粒體積;針對各類狀態(tài)下的結(jié)垢,都要配備不同添加劑,所以熱交換設備用水須經(jīng)過軟化處理;水軟化方法通常有例子交換法、化學沉淀法和加熱法等。

(2)腐蝕與維護

由于現(xiàn)場環(huán)境及流體的性質(zhì),換熱器板材選擇不當,會導致?lián)Q熱器發(fā)生腐蝕泄漏等狀況。為防止這一現(xiàn)象的發(fā)生, 選擇換熱器時需要明確流體的介質(zhì)及使用地區(qū)的環(huán)境,同時在流體中增加緩蝕劑,以抑制腐蝕;一般腐蝕分為的化學反應腐蝕和電化學反應腐蝕兩種。

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