板式换热器产品应用培训教材(客户)

1、应用（结构） APPLICATION,钎焊换热器结构,Q1,Q2,Q3,Q4,杭州钦宝,端板,第一张板片,角孔,三个水流道,二个制冷剂流道,底板,最后一张板片,温度传感器,适配器（用于放置传感器）,由一组板片叠放成具有通道型式 的板片包。 两端分别配置带有接管的端底板。 整机由真空钎焊而成。 相邻的通道分别流动两种介质。 相邻通道之间的板片压制成波纹。 型式，以强化两种介质的热交换。 在制冷用BPHE中，水流道总是比 制冷剂流道多一个。,图示为单边流，有些换 热器做成对角流，即： Q1和Q3容纳一种介质， 而Q2和Q4容纳另一种介 质。,钎焊板式换热器的型号表示方法,B3 052 50 3.0

2、 HXP9,适配器及孔径 mm 分配器 板片通道 H,L,M 设计压力 MPa 板片数 单片换热面积 m 铜钎焊 钎焊板式换热器,应用（结构）APPLICATION,零部件的材料,板片 00Cr17Ni14Mo2 (316L) 厚度 0.3mm 0.4 mm 含碳量 0.03 检验证书应符合 DIN EN 10 204 / 3.1B 技术要求应符合 DIN 17441 T yta 32 - 1.4401n TRB 100 AD - W2 / W10,铜卷 Cu 99.85 O 250 ppm P 750 ppm 厚度 0.060.003 宽度 116 mm 硬度 HV 40 65 表面光亮,端

3、,底板 00Cr17Ni14Mo2 (316L) 厚 度 1mm 2mm 含碳量 0.03 检验证书应符合 DIN EN 10 204 / 3.1B 技术要求应符合 DIN 17441 T yta 32 - 1.4401n TRB 100 AD - W2 / W10,接管 00Cr17Ni14Mo2 (316L) 捧材,管材 含碳量 0.03 检验证书应符合 DIN EN 10 204 / 3.1B 技术要求应符合 DIN 17441 T yta 32 - 1.4401n TRB 100 AD - W2 / W10,应用（结构）APPLICATION,换热器的流程和流道,热介质进,冷介质出,冷

4、介质进,热介质出,单流程/二流道,热介质进,热介质出,冷介质进,冷介质出,二流程/单流道,应用（结构）APPLICATION,H通道:由相邻大夹角的板片组成的通道 M通道:由相邻大/小夹角的板片组成的通道 L通道:由相邻小夹角的板片组成的通道 特性: H通道:传热系数高,阻力大。适用于小流量但传热强 （高比热，有相变或大温差）的情况，如：制冷剂 相变传热。 M通道:传热系数和阻力介于H和L通道之间 L通道:传热系数低,阻力小。适用于大流量，传热弱 （低比热或温差小）的情况，如：环境压力下的空 气传热。,H通道,L通道,M通道,换热器的通道,应用（结构）APPLICATION,理论上，一台换热器

5、可以混用不同 类型的流道，如H型之后是M型。 但对于有相变的情况，这会导致第 一个H流道和最后一个M流道之间介 质的分配失调，因此，在各类制冷 用BPHE中不予采用。,人字型 （鱼刺型）,换热器的板片波纹,平直波型 （洗衣板型）,球型 （凸瘤型）,角孔,板片波纹的主要作用： 使得流体紊流，强化传热 相邻板片的波纹形成接触 抗点，提高耐压性能,应用（结构）APPLICATION,特性 分配器 压力均衡 + + 再混合 - 合适的低压力降 + + 兼容100 %冷凝工况 + +,换热器的分配器,R22蒸发液进,R22汽出,水进,水出,R22蒸发液进换热器,R22蒸发液被分配进 换热器通道,应用（结

6、构）APPLICATION,制冷用板式换热器标准1 PHE FOR REF.,制冷用板式换热器 JB8701的适用范围,标准规定了制冷装置用板式换热器（半焊，全焊，铜钎焊，镍钎焊） 的设计，制造，检验和验收 标准适用于以液化气体为制冷剂，设计压力 4.0MPa,设计温度 0 200 （蒸发温度-70 ；对于奥氏体型不锈钢钎焊板式换热器，设计温度应-196 ）的制冷装置中与制冷剂接触而承受制冷剂压力 的板式换热器 标准不适用于可拆板式换热器，板片包厚度150mm或两侧通道总容积0.025m3的不可拆板式换热器 标准同时适用于压力，温度，介质等条件相似的应用于其他场合的不 可拆板式换热器的设计，制

7、造，检验和验收,制冷用板式换热器标准2 PHE FOR REF.,制冷用板式换热器设计和制造资格,制冷用板式换热器的设计，制造单位必须具备健全的质量管理体系 设计单位应持有压力容器设计单位批准书 制造单位应持有压力容器制造许可证 制冷用板式换热器的制造必须置于安全监察机构或授权的检验机构监督之下,制冷用板式换热器标准3 PHE FOR REF.,制冷用板式换热器的设计,钎焊板式换热器的设计采用爆裂试验 允许采用有限元分析方法进行受压元件设计，但需经机械部冷冻 设备标准化技术委员会评定认可,制冷用板式换热器标准4 PHE FOR REF.,制冷用板式换热器的制造,板片深度偏差0.10 板片最簿处

8、的厚度应板片厚度的75% 板片在组装前不应有除润滑油外的污物 板片包装配后的直线度应2/1000 氮气纯度应99.99% 按评定合格后的钎焊工艺选择钎焊程序，钎焊工艺由制造单位自行评定 焊接返修不应超过两次 将返修的次数，部位和试验结果记入质量证明书中 钎焊后，换热器的内腔应洁净，干燥，无杂物，接管开口应采用塑盖封闭,制冷用板式换热器标准5 PHE FOR REF.,制冷用板式换热器的检验和验收（1）,耐压试验 试验压力： 取两者中的较大值 介质一般采用洁净的空气或氮气 泄漏试验 允许泄漏量5.010-6mbarL/s 介质为氦气,pT=,1.15p P+0.1,t,MPa,清洁度(型式试验时

9、测定) 制冷剂侧的杂质含量应200mg/m2,制冷用板式换热器标准6 PHE FOR REF.,制冷用板式换热器的检验和验收（2）,制造单位应向用户提供换热器设计工况下的传热量，传热系数和流体阻力的设计计算值 按规定工况实测的传热系数应供货方设计计算值的95% 按规定工况实测的两侧阻力损失应供货方设计计算值的110% 制冷系统中应包括使换热器正常运行不受损坏的安全附件（用户保证） 在用户遵守产品说明书所示各项规定的条件下，从制造厂发货之日起18个月内，换热器应制造不良而损坏或不能正常工作时，制造厂应免费更换或修理,制冷用板式换热器标准7 PHE FOR REF.,制冷用板式换热器的标志,铭牌

10、名称：钎焊板式换热器 型号 制造许可证证编号 设计压力和试验压力(Mpa) 设计温度 换热面积 质量 产品制造日期（年，月） 制造厂名和出厂编号 介质进出口标志,工艺流程 PROCESS,板片包,胀接管,组装,预压,钎焊,检漏,铭牌,包装,发运,儲存,零部件,制冷用板式换热器标准8 PHE FOR REF.,制冷用板式换热器的包装和储存,随机文件 装箱单 产品合格证 产品使用说明书 产品竣工图 产品安装图 板片组装流程示意图 产品质量文件（主要受压元件材料的化学成分和力学性能；焊接质量；板片微裂纹检测结果；压力，泄漏试验及评定结果；制造厂质量检验负责人和检验专用章） 换热器应在干燥通风的库房内

11、存放，环境温度40,应用 APPLICATION,钎焊换热器可否用于较低的温度？,可以，但油不能留在换热器内，必须配置油分离器,型式试验 TEST,热工性能和流体阻力试验 爆裂试验 钎焊工艺评定,热侧/冷侧放热系数与热侧/冷侧雷诺数的关系式 热侧/冷侧阻力降与流速的关系式,热侧/冷侧爆裂压力5x设计压力,拉力试验 切片试验 金相检查,钦宝 用户盘 2002,换热器接管的颠倒放置,应用（安装）APPLICATION,杭州钦宝,QI,Q4,Q3,Q2,杭州钦宝,QI,Q2,Q3,Q4,换热器可以倒过来放，一些型号 要经供货商确认。注意：这种倒 置的方法不能用于特殊的蒸发器 板型，如需倒用，可采用背

12、面有 接管的型号代替。,钎焊板式换热器的特点,应用（安装）APPLICATION,流动形态 由人字型板片构成的流道，迫使流体 做类似螺旋状的流动即受迫紊流。 这使得它有比一般管壳式换热器高得 多的传热系数，尤其对粘性流动更是 如此。,控制 流动特性的影响是使得热特性不出现 突变或滞后，而在壳式换热器中，当 流态从层流变至紊流时，会出现冲击 和滞后，并导致难以控制或根本无法 控制。,紧凑性 BPHE与其最具竞争的套管换热器相 比，重量和体积约减少25%。必须承 认，螺旋缠绕的壳管内部空间，有时 还是相当有用的，比如用作贮液器。,液体容积 BPHE的制冷剂侧容积大概是每平方 米换热面积2升，为管壳

13、式换热器的 1/10。即：充注量少。对容量变化能 做出迅速反应。,钎焊板式换热器的特点,应用（安装）APPLICATION,压力和温度范围 温度：-196200 压力：3.0MPa,热效率 人为的受迫紊流与小水力直径意味着 大的传热系数，是管壳式换热器的3 倍。真逆流意味着实际传热温差接近 理想情况。能够与之相提并论，甚至 超过BPHE的只有套管换热器，但传 热系数小得多。纯逆流还意味着可能 进行高效热回收，回收90%不成问题 ，而一台管壳式换热器只能回收不到 50%的热量。,污垢 污垢是很复杂的问题，见后续的介绍。 没有死区和大的剪切力很难使BPHE结 水垢。然而，BPHE对水中纤维状杂质

14、造成的阻塞有点敏感，泥沙状杂质问题 不大。,换热器的安装姿势,应用（安装）APPLICATION,杭州钦宝,QI,Q2,Q3,Q4,杭州钦宝,QI,Q2,Q3,Q4,杭州钦宝,QI,Q2,Q3,Q4,510,510,应垂直安装。 不要采用水平放置形式。 只有在全面试验并作出评估以后才能如下图示方法安装。 侧边朝下（图1）的放置稍好一些，估计用作蒸发器时容量会减少25%， 冷凝器不清楚，但肯定会减低。 倾斜5 10的BPHE可以把容量减少降低到能够接受的程度（图2）。 冷凝器的放置方式必须使制冷剂从下面两个接管出入，防止液阻塞（图2）。 蒸发器应将制冷剂接管在上，防止汽阻塞（图3）。,图1,图2

15、,图3,杭州钦宝,QI,Q2,Q3,Q4,换热器的安装和水侧管路布置,应用（安装）APPLICATION,杭州钦宝,QI,Q2,Q3,Q4,不要让震动和管道的热膨胀波及到换 热器。可采取： 在BPHE和支架之间加橡胶垫。 压缩机采用减振器。 直管段较长时，采用波纹管或其它 吸振装置。 如果水路从上部接管接入并且压力降 较小，低于相应的静压差，那么，水 就不会充满BPHE。换热器的上部形 成空气腔并阻塞部分传热面。 一个高于进口接管的回弯可以使水充 满BPHE（图示）。,换热器的管路焊接,应用（安装）APPLICATION,杭州钦宝,QI,Q2,Q3,Q4,N2,用溶剂对焊接表面清洗并去除油污。

16、 为避免氧化并冷却BPHE，将氮气吹过被焊接的 管路。 水侧管路通水并保持流动。焊接开始前就通水并 持续到可以手摸BPHE为止。 也可以在接管根部缠绕湿布或不断用水冲刷焊件。 焊料至少含银45%，钎焊应在低于650 下进行。 任何情况下焊件都不应超过800 。 TIG（钨极惰性气体保护电弧焊）焊接和保护气 是放热量最少的焊接法，应尽量采用。,应用（安装） APPLICATION,在管口压降较大时，换热器的不均匀分布,流道 流量,流道 流量,流道 流量,通道流量递减，最少制冷剂流量 的通道被最少水流量的通道包围 ，反之亦然。过热度相近但容量 有一定的损失。,最少制冷剂流量的通道被最大水 流量的通

17、道包围。容量会损失。 最好制冷剂侧也开口。,水,制冷剂,水,制冷剂,水,制冷剂,最少水流量的通道被最大制冷剂 流量的通道包围，反之亦然。在 不同的制冷剂通道中过热度不同 。在最坏的情况下，从第一个制 冷剂通道中会有未蒸发净的液体 制冷剂流出。,应用（安装） APPLICATION,钎焊换热器排汽和排水（某些流程须配置一些附加接管）,1流程 高进口,1流程 低进口,2流程高进出口,2流程低进出口,3流程高进低出口,3流程低进高出口,4流程高进出口,4流程低进出口,5流程高进低出口,5流程低进高出口,无法排水,无法排汽,无法排汽,无法排水,无法排水,无法排汽,应用(冷凝器) APPLICATION

18、,钎焊换热器用于冷凝器/惰性气体的影响,来源 制冷剂或油的分解 有故障的真空泵，预抽真空效果差,影响 靠近壁面的蒸汽层会逐渐地被惰性 气体充塞，热阻增加，少量的惰性 气体存在也会使传热系数大大降低,检测 换热器的一部分明显地比另一部分 较冷，原因可能是惰性气体阻塞了 换热表面所引起,应用(冷凝器) APPLICATION,钎焊换热器用于冷凝器/冷凝液液位（高度）控制的危险,蒸汽,冷凝液,冷却介质,惰性残留物,？,蒸汽,冷凝液,冷却介质,惰性残留物,.,.,.,.,比较差的效果,比较好的效果 惰性残留物被排出,避免在一台冷凝器内使冷凝液进一步过冷，由于K冷凝远大于K过冷，过冷面积和冷凝面积的转换

19、会引起大的容量变化，结果可能是控制问题并产生震荡。除此以外惰性气体还会在冷凝器内被有效分离，并浮在其上部。,应用(冷凝器) APPLICATION,冷凝器的压力降,制冷剂通常在强制压力下运行，该压力使足够的压力降可资利用。 大温差（小流量）下的允许压力降比小温差（大流量）下的允许 压力降高，但温差不应小于12 管口的压力降应小于20%的总压力降，否则从第一个到最后一个 通道会发生分配不均,应用(冷凝器) APPLICATION,冷凝器的冷凝压力,应保持尽可能低的设计冷凝压力，降低冷凝压力意味着给定制冷量 下，减少压缩机的耗能，或压缩机耗能一定时，增加制冷量。冷凝 温度与入口水温之差控制在510

20、最为合适 压缩机运行过程中，应保持压力不变，当冷却水温降低时，冷凝压 力至少不应降低到限定值，如降低过多，热力膨胀阀就不能有足够 的压差给出所要求的容量,应用(冷凝器) APPLICATION,水流方向,由于冷凝器循环的负荷（冷凝量）大于蒸发器循环的负荷（制冷量）， 所以最好让冷凝器循环呈逆流（热泵循环），蒸发器循环呈顺流（制 冷循环）,应用(冷凝器) APPLICATION,压力降,从经济观点出发，可把压力降调整到一个合理的值，压力降小于 0.20.3MPa时，在钎焊换热器内不会有侵蚀的危险 流量和压力降必须同时计算，以便求出最佳值 壳管式或套管式换热器利于在大流量，低压力降下工作，而钎焊

21、换热器则相反 最佳流量一般是使每米流道长的压力降大于0.04MPa，且管口压 力降约小于30%的总压力降,应用(冷凝器) APPLICATION,冷凝器故障诊断（1）,容量不足 查验流量，温度和压力降等参数。判断什么现象引起压力降异常。 检查水流动受阻，来自储液器的满溢，以及异常声音等 检查冷凝器外表面的温度变化。大温差有可能是惰性气体阻塞，或 水侧阻塞，要不然是制冷剂流动受阻 若不是纯水，检查冷却流体。若是乙二醇水溶液或类似物，可校核 其浓度和/或粘度。浓度太高会削弱传热 检查冷凝器液体侧中污垢情况和制冷剂侧中润滑油情况 蒸发器和压缩机是否匹配,应用(冷凝器) APPLICATION,冷凝器

22、故障诊断（2）,容量不足 检查压缩机。在额定压力下压缩机是否排出足够的制冷剂到冷凝器。 若排出的比吸入的多，多出的制冷剂不能在冷凝器内冷凝，使容量 降低。是否由于压缩机磨损造成制冷剂的内部泄漏？转速和电流消 耗是否与其容量相一致？ 容量低，但冷凝液的过冷度又太大，这意味着冷凝液液位过高，阻 塞了冷凝器用于冷凝的加热表面。此现象可能是系统中的制冷剂充 灌量太多。,应用(冷凝器) APPLICATION,冷凝器故障诊断（3）,不稳定性 储液器压力控制阀与冷凝器之间距离大，意味着冷凝液在其液位升 高以前不得不充满冷凝液管，即响应时间长，与此相反，当冷凝器 排液时，响应时间短 检查各种阀门的力学性能。

23、尤其是膨胀阀，水中的杂质或因磨损而 产生的金属碎屑，很容易阻塞流动并损坏阀门。如果流量减少是由 堵塞所造成，其容量同样要降低。这种被堵塞的阀门会通过其不规 则的控制运作和/或异常声音显露出来,应用(蒸发器) APPLICATION,钎焊换热器用于蒸发器,沸腾放热系数 对于与油五溶的制冷剂，如R12，油的影响可以提高沸腾放热系数，在 R22中油的浓度在35%范围内，沸腾放热系数随油浓度的增加而增大， 超过5%时，沸腾放热系数又降低。这种影响可用制冷剂-油混合物的表 面张力降低，使更多的汽化核心起作用来加以解释。油浓度高时制冷剂 中油的影响可以忽略，此时混合物粘度加大将起主导作用。 遗憾的是：预测

24、沸腾放热系数是很困难的（9%的误差）。 幸运的是：上述的机理在工业，尤其在制冷蒸发器中起着次要作用。,应用(蒸发器) APPLICATION,在被加热导线上的池式沸腾热交换,1 2 3 4 5 6 7,1-2 自然对流 无汽泡产生。 2-3 过冷沸腾 汽泡生成在导线表面， 但当其一进入大量较冷些的液体 时，汽泡破裂。 3-4 饱和泡式沸腾 有一些净蒸汽量 产生。热交换在此达到最大值（烧坏） 4-5 部分膜态沸腾 热流大到使部分,表面被蒸汽包住。由于气体的绝 热特性，热交换将下级。 5-6 稳定膜态沸腾 所有表面被蒸汽 薄膜包住，热交换在此为最小值。 6-7 带辐射的稳定膜态沸腾 整个热 流中温

25、差，足以使热辐射成为总 热流密度不断增强的重要部分。,应用(蒸发器) APPLICATION,在圆形流道中垂直,向上的两相流流态图,1 过冷沸腾 当汽泡进入大量液体时,就 破裂了， 2 汽泡泡状流 净蒸汽产生. 3 汽塞流 汽泡合成一个较大的汽泡体, 充满整个管段. 4 乳状流 液体沿管壁流动,但是气体很 难带动液体向上流动.这种流动不稳定.,5 环型流 蒸汽的速度足以带动液体向 上流动.这段的热交换系数非常大且 流态稳定. 6 雾状流 液滴在汽中,不是汽泡在液 体中的流动,且气体热交换降低.,1 2 3 4 5 6,应用(蒸发器) APPLICATION,在波纹板式流道内的流动,研究在板式流

26、道中的流动比在直管中的要少.试验表明,它比在直管中的 流态汽液混合更加均匀.,应用(蒸发器) APPLICATION,直接膨胀式蒸发器,制冷剂流入蒸发器进口处已部分汽化,一般对R22入口蒸汽干度约为25%, 制冷剂是饱和状态,当液体在蒸发器中上升时,压力降低(压力降和静压的 原因).温度将由进口处降至制冷剂都蒸发的状态点.蒸汽将开始过热.过热 度是变化的,对R22一般是5. 蒸汽过热能保护压机免受液滴(5%的不可压缩油滴不会导致液击)蒸发引 起的冲击.并能避免液滴冲走压机中的油. 按照对液击敏感高低程度,分压机类型由高到低依此是:开启活塞式压机,螺 杆式压机,对液击最不敏感的是透平压机和涡旋式

27、压机. 过热度5 可将R22(饱和温度0 )含有1.8%的液滴蒸发为100%的饱和蒸 汽(0 ),应用(蒸发器) APPLICATION,热力膨胀阀蒸发器系统,过热度,制冷剂流量,1000kg/h,5,10,静装配 过热度,开启 过热度,工作 过热度,0,膨胀阀特性曲线 对各种静装配过热度设定值，流经阀门的流量与过热度呈线性关系,应用(蒸发器) APPLICATION,热力膨胀阀蒸发器系统,过热度,制冷剂流量,1000kg/h,5,10,0,R22蒸发温度=2,入口水温=,14 12,蒸发器特性曲线 当制冷剂流量最大时，过热度为零。流量减少时过热度增加，根据进口水温的设定其流量从最大值趋近零,

28、B3-052-50HX的特性曲线 介质:R22/水 额定换热量=29.7KW 蒸发温度=2 过热度=5 R22流量=694kg/h 水进口温度=12 水流量=5086.5kg/h 图中虚线为进口水温14特性曲线， 当R22流量变化，过热度依照蒸发器曲线变化。 流量为736kg/h时，过热度为0。流量趋近于 0时，过热度趋向最大值10（对14水温过 热度为12）。,应用(蒸发器) APPLICATION,热力膨胀阀蒸发器系统,过热度,制冷剂流量,1000kg/h,5,10,0,不同蒸发器对同一膨胀阀的工作状态点 将膨胀阀和蒸发器两条特性曲线分别相重迭而获得工作状态点,名义工作点,1,2,实际 工

29、作点,052-50H,052-60H,过热度,制冷剂流量,1000kg/h,5,10,0,名义工作点,1,实际工作点,不同膨胀阀对同一蒸发器的工作状态点 假设要求系统工作状态点是5 ，很明显左图的膨胀阀太小，解决方法是换个大的膨胀阀,选配膨胀阀时，位于实际工况 点的两个参数必须加以估计 必须获得所需要的容量 系统要求稳定 通常膨胀阀用于高于20%额定容量,应用(蒸发器) APPLICATION,热力膨胀阀蒸发器系统,除了给出正确的容量，膨胀阀蒸发器系统必须工作于无震动和无不稳 定状态下。 震荡：膨胀阀从将关，开至将开的现象。有三种震荡和不稳定源： 噪声在制冷环路中，蒸发器是一个最大的噪声源，其

30、次是冷凝器， 但其噪声级要小得多。 反馈震荡整个制冷系统是一个大的反馈系统。即使所有独立部件 都处于无噪声和其它不稳定条件下工作，也会产生震荡。 由压缩机传来的震动来自压缩机或制冷机以外其它原因的震动，会 传递到控制系统，产生内部干扰和其它波动。,应用(蒸发器) APPLICATION,热力膨胀阀蒸发器系统,蒸发器中的噪声 蒸汽的状态有时会从潮湿态变成过热态,在小通道量下(包括冷剂侧或水侧), 震荡特别显著.如:小的通道压力降和名义过热度低的情况.原因在于: 紊流的随机本质.特别是两相流.流道可以突然接受超过其处理能力的汽 量,将会发生回流. 水侧的低压力降,特别向下流时,此时会出现因与温度相

31、关连的密度差而 引起的倒流. 名义过热度和实际过热度之间的差别为1,名义过热度越低,在低过热 度的情况下,热力膨胀阀相关作用就越强. 如果油多,特别是不可溶型油进入蒸发器,将可能对蒸发器的传热产生波 动.,应用(蒸发器) APPLICATION,热力膨胀阀蒸发器系统 如何避免不稳定性,过热度,制冷剂流量,5,10,0,稳定区,不稳定区,蓝线将稳定工作区和不稳定区分开.阀门特 性曲线(红线)应该理想地切上蓝线或者偏右 但不能交叉.,蒸发器的稳定性曲线,不幸的是,稳定曲线(不是蒸发器特性 曲线)是稍微模糊的参数.它不能计算 出来,只能由测量得出.这就使它对实 际应用不可行和不可能.,应用(蒸发器)

32、 APPLICATION,热力膨胀阀蒸发器系统,蒸发器回路的反馈震荡,蒸发器和阀门形成一个闭合回路，此处过热度被反馈到阀门，作为一个输入信号。,环路在过热度信号处被切断。目的是研究，在反馈给阀门C in处的一个变化对C out将有何影响。,C in C out,蒸发器膨胀阀环路的力学特性 当一个简谐波加在C in上时C out 的各种可能的响应： 同步衰减响应 不同步放大响应（震荡会消亡） 同步放大响应（震荡持续）,时间,过热度,对阀的输入信号,膨胀阀蒸发器闭环环路,膨胀阀蒸发器开环环路,应用(蒸发器) APPLICATION,热力膨胀阀蒸发器系统的动态特性,过大膨胀阀和蒸发器系统对水侧进口温

33、度变化的动态响应 进口水温突然由12 增至14 ，系统将会发生的响应： 0-1 蒸汽温度上升，阀门尚未接到变化信号，流量不变。 蒸汽被加热，直到到达新特性曲线点1处。 1-2 阀门开始动作，蒸汽也相当过热，阀门开启，直至全 开点2处 2-3 阀门全开，流量增加，蒸汽温度降至零过热度点3处， 在这种情况下，蒸汽实际没有完全蒸发即被排出。 3-4 在零过热度情况下，即制冷剂流量为零，阀门将全关 ，到达点4处。 4-5 在零流量情况下，过热度将达到12 ，点5处。 5-6 在这个过热度下，阀门全开到达点6处。 6-3 过程重复。 这种情况是稳定震荡。,过热度,制冷剂流量,5,10,0,1,2,0,3

34、,4,5,6,起点,B3-052-50-HX,进口水温12 ,进口水温14 ,应用(蒸发器) APPLICATION,热力膨胀阀蒸发器系统的动态特性,合适膨胀阀和蒸发器系统对水侧进口温度变化的动态响应 进口水温突然由12 增至14 ，系统将会发生的响应： （图示是在工况点附近放大局部，蓝线代表一个合适的膨 胀阀） 0-1 蒸汽温度上升，阀门尚未接到变化信号，流量不变。 蒸汽被加热，直到到达新特性曲线点1处。 1-2 阀门开始动作，蒸汽也相当过热，阀门开启，直至全 开点2处 2-3 增大流量意味着减小过热度。蒸发器的新过热度到达 点3处。 3-4 减小过热度意味着：减小流量，到达点4处。 4-5

35、 小流量制冷剂被过到点5处。 5-6 过程重复。 一个大的不同之处是这里的过程呈内螺旋向稳定工况趋近， 即阀门与14 曲线交点处。,过热度,制冷剂流量,0,1,2,0,3,4,5,6,起点,B3-052-50-HX,进口水温12 ,进口水温14 ,应用(蒸发器) APPLICATION,热力膨胀阀蒸发器系统的动态特性,太小膨胀阀和蒸发器系统对水侧进口温度变化的动态响应 进口水温突然由12 增至14 ，系统将会发生的响应： 这种情况简单，在12 入口水温曲线上，阀门全开，蒸汽 温度开始升高，由于阀门已经全开，所增加的过热度对阀 门没有任何作用，因此系统直接到达新工况点1处。,过热度,制冷剂流量,

36、5,10,0,4,起点,B3-052-50-HX,进口水温12 ,进口水温14 ,新工况点,1,应用(蒸发器) APPLICATION,热力膨胀阀蒸发器系统的动态特性,大膨胀阀和蒸发器系统的动态特性 这里阀门的斜率大于蒸发曲线斜率，形成了一个外向形螺旋运动，系统将不会停在一个稳定工况点上，即导致震荡。水温变化而引起过热度变化会导致震荡，如前表述。类似的方法也可以表示，通过突然改变静装配过热度，合适的膨胀阀不会导致系统震荡，而此膨胀阀会。 如果在工况点上阀门的斜率大于蒸发器曲线斜率，系统有不稳定的危险,过热度,制冷剂流量,起点,蒸发器,阀门,过热度,制冷剂流量,5,10,0,阀门曲线斜率的 增加

37、意味着不稳 定危险及增加,阀和蒸发器斜率相等,蒸发器曲线,应用(蒸发器) APPLICATION,热力膨胀阀的选择和安装,膨胀阀和蒸发器必须有相同的名义换热量和过热度。 两只表面上相同，而效应不同的阀门，应选择斜率小的（如 图示）。 万一有可能发生不稳定的系统，蒸发器应该设计成其过热度 大于5的名义过热度。由于正常设计预量和垢阻，实际设 计应该如此。这会增大斜率，但是容量有一定损失。 选择最大容量小于蒸发器零过热度容量的阀门，如果震荡发 生，也不会有未蒸发的制冷剂进入压缩机的危险。 在换热器中，由于管口速度低，危险在于：通过膨胀阀的气 态和液态制冷剂，可能分离而进入不同的流道。另一方面， 如果

38、管口流速过大，导致管口压降相对于流道压降要大，这 将导致制冷剂分液不均。,过热度,制冷剂流量,5,10,0,工作点,较少稳定区,更稳定区,两个不同的膨胀阀的选择,应用(蒸发器) APPLICATION,来自膨胀阀,来自膨胀阀,来自膨胀阀,一根每个通道有1至2个孔的管子被插入角孔中，制造和安装成本高,一个汽雾器被安装在进口处，容易堵塞，压力损失比较大,板片上有分配器，不能用于液/液热交换,OK,OK？,热力膨胀阀的选择和安装,以下的各种改善分液不均的方案都有缺陷，正确安装的膨胀阀是使其进口管径尽 可能的小（如加装一个带有预混器的接管）。特别对低温制冷，钦宝的分配器是 很有效的。其缺点是它很难应用

39、于可逆的系统，即当用作冷凝器时，膨胀阀也应 比通常情况稍大。,应用(蒸发器) APPLICATION,热力膨胀阀的选择和安装,3,4,6,感温包,管路25mm,管路25mm,H1,H2,150200mm,400600mm,感温包禁止安装在管道底部，防止油的干扰。 制冷剂会从膨胀阀的填料盒泄露出来，因此液态制 冷剂会和蒸汽一起进入压缩机。一般 说明书说明， 感温包应安装在压力表的上游，以免读数错误，但 这意味着进入压缩机的过热度不正确。因此，如果 蒸发器和压缩机之 间有足够的距离，感温包要放在 压力表下游 400600mm外，液态制冷剂可充分蒸发 。感温包将可测到正确的过热度。 传压管必须安装在

40、感温包的下游。 感温包和传压管必须安装在水平弯头之后的 一段水 平管路上，弯头充作汽液分离器，排 除液态制冷剂 和油对测量的干扰。 膨胀阀到蒸发器的管路应平直，并且与阀门出口管径 相同。 如果压缩机与感温包和传压管之间距离太短 ，由于 膨胀阀没有时间对负荷作出响应，液态制冷剂有可 能进入压缩机。 电磁阀应该尽可能近地安装于膨胀阀前面。,蒸发器故障诊断（1）,震荡（无论多么谨慎，震荡都将发生） 改变静过热度。 将感温包安装离蒸发器远些。 震荡是否仅在低容量下发生？具有非常低的流道流量的蒸发器，有时工作不稳定。 冷凝器或储液器流量是否恒定？其特性参数是否恒定？ 是否有热气旁通控制或冻结保护，它们是

41、否是震荡的来源？ 尽量提高蒸发器中两种介质的温差，使膨胀阀曲线移到其斜率小于蒸发器曲线斜率的区域， 提供了可允许的误差。 检查系统的制冷剂充满度。如不足，储液器将跑干，膨胀阀制冷剂流量不规律，这样给蒸 发器稳定性和容量带来影响。,应用(蒸发器) APPLICATION,蒸发器故障诊断（2）,应用(蒸发器) APPLICATION,容量不足 查验流量，温度和压力降等参数。压力降是否暗示某些不正常？水流动受阻或油过多。 在不同位置交换使用温度计。小温差很容易被不正确的温度计所掩盖。 检查蒸发器外表面的温度变化。大温差有可能是水侧或制冷剂侧分液不均。 通过温度和流量的各种组合，双检传热。 检查加热流

42、体。若是乙二醇水溶液或类似物，可校核其浓度和/或粘度。浓度太高会削 弱传热，太低容易冻结。 检查冰的形成。冰将损害传热，实际出口温度将升高。 检查蒸发器液体侧中污垢情况和制冷剂侧中油垢情况。 冷凝器和压缩机是否匹配 制冷剂中是否有水。在膨胀阀处水将变成冰，从而阻塞制冷剂流动。 检查冷凝器压力。如果压力太低，没有足够的压力驱动制冷剂流过膨胀阀。,蒸发器故障诊断（3）,容量不足 不稳定因素。它将导致容量降低。 检查过热度，如果大于设计值，说明蒸发器应能蒸发比实际更多的制冷剂，即增大容量。 可能由于太小的阀门，管道阻碍物，过滤器过脏，结冰，储液器跑干等等。由此蒸发器 不能蒸发超过其进入量更多的制冷剂

43、，并且进入量太少，致使容量太低。 如果针对已被调好过热度，膨胀阀不能给予所需的容量，且静装配过热度设置小，系统 将不可能提供更多制冷剂。 将感温包卸下，让其加热。感温包温度升高迫使膨胀阀达到最大容量值，看看容量增加 了吗？ 制冷剂不断从有故障的热气旁通阀漏出。于是，降低了容量。 检查膨胀阀的进口温度。如果具有相当高的过冷度，如装有回热器，相比于在冷凝压力 下进入膨胀阀，有较少的液体蒸发。较低蒸汽干度降低传热系数。因此容量减少。,应用(蒸发器) APPLICATION,制冷剂侧的污垢,应用(污垢和腐蚀) APPLICATION,产生原因 油（在传热面上产生绝热的油膜）。 油分解的产物（在压缩机中

44、被加热到超过油的分解温度）。 磨损和破裂（压缩机的磨损，对传热不一定有害）。 水（油和水以及油的分解物会形成污垢）,清洗和预防 通常不对制冷剂侧进行清洗，除非系统被完全堵塞。这种污 垢最可能是油极其分解物。可用一些合适的洗涤剂清洗。 为了保证油在蒸发器中良好地通过，制冷剂蒸汽速度或者剪 切应力越大越好。剪切应力正比于单位流道长的压力降。通 常5KPa/m就足够了。,冷凝器水侧的污垢,应用(污垢和腐蚀) APPLICATION,水的类型 自来水水质和水温都很好。 井水相当冷且干净及较低的微生物含量，但是生成水垢的含盐（硫化钙，流化镁， 碳酸钙及碳酸镁）浓度有时会相当高。从简单的过滤到精细的预处理

45、可能是需要的。 由于水温低，而且一般可获得的数量很少，所以允许温升大于冷却塔水的水温升， 而冷却塔水的温升在低流量条件下为1015。 冷却塔水冷却塔水通常比来自同一地区的井水温度高1520。含盐量会10倍于补 充水。在污染严重地区，会夹带灰尘和腐蚀性气体。需要对其进行各种处理。冷却 塔通常设计成约5的水温降。 河水和湖水盐浓度通常相当低，但是含有相当数量的固体颗粒。微生物活性（藻 类，细菌和真菌）很高，有时会有农药。预处理是必需的，温度通常介于井水和冷 却塔水之间。由于环境的原因，其温升不允许超过10。 城市废水通常含有天然农药，特别是自由氨。有时用吹气法除氨。一般不能用作 BPHE的冷凝器的

46、冷却介质。 盐水和海水由于氯离子的腐蚀作用，不能用作BPHE的冷凝器的冷却介质。,冷凝器水侧污垢的类型1压降污垢,应用(污垢和腐蚀) APPLICATION,压降污垢 水中的颗粒，纤维，树叶，木片等等，进入BPHE，在进口处被卡住。一段时间后，压降增加， 但是BPHE的热性能没有影响（只要大压降，不会影响流量）。通常的微粒，如沙，如果其粒径 小于1mm，就可以通过BPHE。麻烦的是纤维，有堵塞的倾向，所以不允许进入BPHE。 预防和清洗 反向冲洗冷却水路的流向倒转，将冲掉进口处的沉积物。 过滤器网眼为0.51.5mm。最好在泵前（泵也需要保护）。网眼的大小视过滤器是否容易清洗， 冷凝器是否24

47、小时工作等条件而定。,冷凝器水侧污垢的类型2表面污垢,应用(污垢和腐蚀) APPLICATION,表面污垢 传热表面逐渐被污垢覆盖， BPHE的热性能将受损，但压降在初期不受影响， 粘性物质油和油脂会粘着在表面。 水垢硫酸钙(CaSO4)在水中的溶解度随温度上升而降低，当冷却水与冷凝器热的表面接触时，会 沉积在表面上。纯硫酸钙非常难溶于水，清洗很困难。庆幸的是水垢的另一个组成部分，碳酸钙 （CaCO3）很容易被稀释的酸融解。盐的组成和浓度，PH值和温度是影响生成率的因素。在低于45 的壁面上很少发现。 水藻夏天，沉积物除了使热性能降低外，还会充作腐蚀发生点（坑点）。 细菌与水藻相反，会在任何地

48、方生长且不能被过滤器拦截。细菌会以水中硫化物为食，并将其转 化为硫酸，导致腐蚀。其他靠铁，溶解离子和氧化离子为食的细菌，形成一层粘性物质。以氮，磷 混合物为食的细菌将在换热器表面形成粘层。由于冷凝器是系统中温度最高的部位，细菌最易生长， 水在其他点检测的结果可能难以发现。 真菌与细菌作用相同。 砂的沉积物等砂，灰尘等，通常在低水流速下将沉积在BPHE进口。,冷凝器水侧污垢的类型2表面污垢,应用(污垢和腐蚀) APPLICATION,预防和清洗 通常的商业或家用清洗剂可以有效地防止油，细菌粘物，水藻沉积物。切记！BPHE中有铜， 禁用含有氨 的洗涤剂。 在有抗有机物的情况下，应用10%的氢氧化钠

49、温溶液，酸洗之后使用上法。切记！蛋白质将 溶于氢氧化钠溶液中。不仅对换热器表面，细菌沉积物作用，也对你的皮肤，眼睛有伤害。氢氧 化钠对铝的腐蚀非常快，会产生氢气，有爆炸的危险。 水垢。利用通常含有添加剂和防腐剂的商业清洗剂，也可用5%的弱有机酸水溶液，如甲酸，柠 檬酸，醋酸或磷酸。使用以后应仔细漂洗换热器。在最后一次漂洗前，应用1 2%的氢氧化钠溶 液或碳酸氢钠溶液中和所有的酸。切记！强酸有腐蚀性应小心使用，以免人身伤害。在任何情况 下禁用强无机酸，如盐酸，硫酸或硝酸。盐酸可以在数秒内腐蚀不锈钢，硝酸腐蚀铜，除了高浓 度硫酸外，所有强酸都是危险的。当用水稀释某酸，碱或清洗剂时，应将被稀释物注入

50、水中，少 量的酸将下沉并被冷却。不能相反，以避免水沸腾和酸液飞溅。,冷凝器水侧污垢的类型2表面污垢,应用(污垢和腐蚀) APPLICATION,预防和清洗 由生物生长产生的污垢通过冷却水的处理予以排除 氯苯。虽然微生物可以对其产生抗性，但还是有效地排除了大量不同类型的微生物。 高锰酸钾。一种强氧化物，它可以吸附，分解大多数有机物质，报括微生物。 重铬酸钠或铬酸钠。主要用作防腐物，但作为氧化物，也可以分解微生物。 硫酸铜。由于硫酸铜的铜电解产物可能导致严重的腐蚀，在有低碳钢部件的情况下， 禁用。 水合氨混合物。在氨中有一个或多个氨质子可以置换有机物。对铜也一样。一般不用。 氯气。对各种类型的微生

51、物有极强的作用。0.20.3ppm浓度的氯化盐进行连续氯化时 不会对不锈钢和铜发生作用。间断氯化通常的周期约每次半小时，一天46次，总量比 连续氯化要小。切记！由氯离子相结合的自由氯对不锈钢和一些高质量的合金有极强的 腐蚀性。如镍基合金C。,冷凝器水侧污垢的清洗,应用(污垢和腐蚀) APPLICATION,杭州钦宝,QI,Q2,Q3,Q4,制冷剂,制冷剂,水,水,杭州钦宝,反冲洗 流量40m3/h,冷凝器水侧污垢的避免设计建议,应用(污垢和腐蚀) APPLICATION,BPHE对表面污垢有很好的抗性 甚至在低流速下，由于板片波纹形成高度紊流。紊流对防止悬浮物沉积是有利的，层流则不然。 如：套

52、管式换热器和BPHE对某一相同流量都有0.5bar的压降，套管式换热器有6m管长，而BPHE 只有0.6m。即BPHE是套管式换热器剪应力的10倍。 没有污垢沉积的死区。 高表面光洁度，颗粒不附着。 流道间分液均匀。 铜钎料对微生物产生相克环境。 设计建议1：对热侧温度很高（70）或冷却水很硬的换热器，因有结水垢的危险，应增大冷 却水侧压降，减小热侧压降。这种方法有减小冷却水侧壁面温度和增大剪应力的作用，可以使水垢 难于附着。 设计建议2：应用顺流代替逆流。热侧最热部分和冷侧最冷部分相遇。将会降低冷却水侧的最大壁 面温度。 设计建议3：让冷却水从低管口流入。因高位流入时的重力将帮助沉降物进入通

53、道。,制冷剂侧的腐蚀,应用(污垢和腐蚀) APPLICATION,腐蚀物的来源 氢氟氯碳化物（HCFC）的分解产物。在一定条件下，HCFC将分解，氯氟和氢将形成盐酸和氢氯酸。 HCFCS可能更容易分解，如果氧气存在，将加速分解。 水的存在。完全干燥的氢氯酸和氢氟酸无很大的腐蚀性，在水溶液中成为最强的酸。 高温。100时，危险性很小，但当有催化剂时，分解将加快。镍，铬，钒等以及氧化物可以做催 化剂。不锈钢在焊接时可形成这些氧化物。因此在焊接过程中不容许有氧化过程。 油分解过程中有机酸的形成。当有水存在时会加速。矿物油通常不会有麻烦。一些新型合成油含有 非常活跃的双键分子，与水或氧形成有机酸。 氨

54、。干燥的氨不会对铜腐蚀。由于水份通常是存在的，在氨制冷系统中，不能用铜钎焊换热器。氨 的热力特性意味着压缩机排气温度较高，有油分解的危险。这可能导致润滑故障，以及形成无腐蚀 性的污垢。在油分解的过程中形成的酸将被氨中和掉。 焊剂（一般不会进入换热器）。焊剂化合物能除去金属表面的氧化物，形成烈性腐蚀剂。 预防 经常检查干燥器。 限制压缩机出口温度。 检查过滤器。如果偶然发生堵塞，这可能是油分解物生成的迹象。 在焊接接管时，应用氮气保护（向接管和设备内吹入氮气）。,水侧的腐蚀,应用(污垢和腐蚀) APPLICATION,不锈钢的腐蚀 一般腐蚀。对整个金属表面都有腐蚀。 电化腐蚀。在一导电的溶液中，两块有不同电化学能的金属相接触时发生电化学腐蚀。 蓄电池元素形成，活泼金属形成阳极，另一个形成阴极。阳极溶解，即腐蚀。 坑蚀和缝隙腐蚀。原因是局部电极和被渗透的地方形成阳极，周围钝化区 形成阴极。由于阴极大， 阳极小，阳极处电流密度高，阳极溶解快，每天可能溶1mm。在下面条件下，易发生： -氧化性气氛-氯离子存在-钝化膜上的坏点-被渗透点是含氧成分低的部位-低PH值，PH值12时， 局部腐蚀不计-静滞液体-高温。 应力腐蚀。在含有氯的溶液中在拉应力作用下的表面，形成阳极。但其温度必须高于制冷机或