板式换热器在船舶轮机中的应用

2014-08-15赵丽莉天津滨海博泰海事工程技术有限公司天津300451

化工管理 2014年21期

赵丽莉(天津滨海博泰海事工程技术有限公司天津 300451)

一、前言

在船舶轮机中，热交换无疑是保证轮机正常使用非常关键的因素，轮机工作的时候需要保持一定的温度才能够保证机械的正常运行，目前在船舶轮机中已经有非常种设计的换热器，其中板式的就是其中非常重要的一种，是未来非常具有发展潜力的机械。也正是因为这样，我们就需要对轮船中使用的板式散热器进行一些必要的探讨研究，通过这样的探讨研究来让我们的板式散热器使用更有效。

二、板式热交换器构造及特点

工作原理及构造型式。热交换器的原理其实非常简单，基本上都是由许多的通道板和唯一的一片盲板还有端板组成的。而后者是位于热交换器的两端，因此对于热换器的传到以及通道的密封是有非常大的帮助，在这个系统中基本上都是将热空气从一个方向流入到另外一个方面，而通道板就是存在介质的地方，当空气在而这些介质基本上都是属于散热介质，当热的空气和这些介质进行接触的过程中，就达到了散热的目的，当然这样的设备已经在很多行业中都有非常广泛的使用，不仅仅是在船舶行业。

其常见型式如下

1.板翅式换热器。它是由许多原件共同组成的，在这些原件中无疑隔板和翅片是最为重要的，是热交换中最为关键的元素。目前在设计的过程中分为两种方式，第一种就是逆流式，第二种就是交叉式。两种方式能够起到的换热效果其实在实际的使用过程中都是近乎相同的，但是需要注意不同情况下使用就会有不同。

2.平行板式换热器。在这种换热器中主要是由平行的薄板共同组成的结构，对于每一个平板之间都是利用了特殊的封闭材料进行阻隔，保证了热空气和冷空气的交换。只有冷热空气进行有效的交换，才能保证换热的效果，而板式散热器就是能够达到冷热交换的高效率，能够减少交换过程中的热量损失，在现在的船舶中使用的比较广泛，能够达到比较好的使用效果，在未来平行板式换热器也会被更多的使用。

3.螺旋板式换热器。设计出来的效果是螺旋通道，这种螺旋通道是采用的非常薄的金属板制作而成，而且距离是等距的，这种板式的换热器的优点是表面积大，因此换热的效果非常明显。但是由于比起平行板式热交换器更新，所以使用的也还不是非常多，但是未来的使用空间也是非常大的。值得我们更多地了解和研究。

三、板式换热器在船舶轮机中的应用

热交换器已经是船舶中不可缺少的重要设备之一。比如在主副机滑油冷却器、气缸套淡水冷却器、燃油加热器、蒸汽凝水器、给水加热器等设备中都要用到换热器。船舶特殊的工作环境对换热器的要求非常苛刻,其中特殊环境包括在海面上不稳定等因数,可能遭遇振动、冲击、大角度倾斜及噪音等工况；冷却介质一般是海水，其中含盐浓度大,工作环境湿度高，对板片的腐蚀性很强；船舶本身空间结构很紧凑,对换热器所占的空间和质量更加严格限制。传统的换热器传热介质往往是水,而船舶用换热器传热介质一般是油与水等等。板式换热器的出现有效的解决了很大一部分问题。

1.针对船舶采用的设备要求结构紧凑和质量小的问题

目前在板式换热器中，已经在船舶轮机使用中普遍认为是和传统的换热器相比，体积上是非常小的。为此采用了有限元分析法,同时为了达到船用设备的要求,根据实际的应力应变分布将板体不必要的部分去掉或减小,并对薄弱部位进行局部加厚。对板体采用整体气割的方法来减小焊接变形对强度的影响,然后再组焊内侧板及面板,然后进行消除残余应力的热处理。这样就能够尽可能的让设备的使用在安装上就更加的节约空间，更多的带来一些好处，也就能够很好的完成换热工作，保证船舶正常使用。

2.针对冲击性、大倾角摇晃、振动等问题。

采用了板体底端多点固定法,即对所有能固定的部位都采用了固定连接,某些重要的特殊部位还采用了加强筋结构,从而增加了设备的稳固性。只有安装稳固性提高，才能保证换热器的换热效率和效果，一旦由于振动等问题出现，就会影响换热效果。

3.针对冷却介质是海水,氮离子浓度很高的问题

由于很多轮机是直接和海水接触，因此在使用过程中对于换热的介质是有非常大的影响,因此目前在轮机使用上板片通常选用抗腐蚀性能高材料，例如钦材,其质量也比不锈钢小得多。为了保证钦板质量,除了进行常规的检验,还要对板片均进行100%普色渗透检验,进一步消除抽检板片时的误差。

4.针对传热介质问题

由于水与油的比热容相差比较大,在转热过程中温差相差更大,从而使热传递系数也更大。为了使得产品可靠经济,要确保船舶工况下的油水传热性能,来保证设备有一定的换热裕度。只有热介质能够有效地传导热量，才能够保证换热的效果能够达到。

5.价格低廉可操作性强

我们都知道板式换热器具有价格低廉的特点，这就在我们不论是在生产或者维修的过程中能够尽可能的降低成本，增加效益。这就是因为它的制作工艺上来讲是非常成熟的，一般我们在生存的时候仅仅用冲击加工就可以实现板式换热器的生产工作。而我们在后期维护的时候，如果这个板式换热器能够继续工作使用也就是它是可维护的，我们就可以松开其安装结构中的螺丝即可清洗，如果它是不可维护的就是已经损坏的，那么我们就完全可以换一个就好了，不用为了而着急。在船舶轮机中的的应用就更加明显了，价格低廉完全可以在应急的设备中进行准备。

四、板式换热器在实际船舶轮机中的运用（以故障维修为例）

例如在渔业捕捞的过程中如果出现了板式热换器故障，那么这个时候就需要将通道板拆下，当先在拆卸通道板的过程中需要注意的就是一定要将相邻的两个通道板拆卸并且对板式热换器做以下方式的改进：

首先是将齿轮箱的大小改变，将原有的减速比3:1改为目前的4.5：1，使得齿轮箱的空间更大。

其次就是精确螺旋桨的直径，可以将螺旋桨的直径改为1.6m，同时可以降低轴线中心高度，这样的改进是为了配合轮机的使用，当然在改进以后，在渔业捕捞的效果上明显有所提高，拖网的力度以及渔船的承载力明显上升，根据目前的实际研究发现，改进后的轮机拖力从29牛顿上升到了53牛顿，因此在性能上有非常大的提高，而且从拖网的速度来看，也有一定的提高，因此热换器对于船舶轮机的改良在渔业捕捞方面是值得推广的，同时对其他行业也具有借鉴作用。