螺旋螺纹管换热器在液体洗涤液生产中的应用

姚 彬

（中国中轻国际工程有限公司，北京，100026）

1 前言

在液体洗涤剂（如洗洁精、洗衣液等）的生产过程中，工艺软水在产品配方中的含量占有较大比例，其中一定比例的常温软水还需要进行加热，因此，软水的加热成为了液体洗涤剂生产过程中的重要一步。

现有的液体洗涤剂生产大多都是间歇性操作。传统工艺中，在软水储罐中安装加热盘管，通入蒸汽，从而加热为热软水。这种加热方式最大的弊端就是加热时间长，不及时，需要提前进行热软水的制备。由于间歇式加热方式速度慢，热软水的供用量不适用大型生产装置的需要。在最近几年的生产工艺中，螺旋螺纹管换热器逐渐代替了这种传统的加热方式，即直接将冷软水通入螺旋螺纹管换热器，瞬时加热成为热软水。

2 优势

螺旋螺纹管换热器具有以下优势：

2.1 换热效率高，能充分利用蒸汽潜热

尽管螺旋螺纹管换热器体积小巧，但由于其独特的螺旋缠绕结构，气态介质在换热管束中停留时间长，加热更加充分。

2.2 换热器体积小，安装维护方便

传统工艺中，需要根据液洗配制罐容积的大小以及同一时间的生产情况等相关条件，计算出生产一批液体洗涤剂所需要的热软水用量以及热软水制备时间，从而，确定热软水储罐的体积，并且需要设置2个储罐，一个为配制罐输送温度稳定的热软水，另一个则进行热软水的制备，因此热软水储罐会占用较大的空间。螺旋螺纹管换热器体积只有与其相当的一般管壳式换热器体积的1/5左右，节省空间，同时也因为体积小、重量轻，便于安装、拆卸和清洗，减少了一次安装及后期维护费用，可以不设设备安装基础，直接与管道连接。加热后的热软水只需要存放在一个体积比较小的缓冲罐内即可，与传统加热方式相比，热软水储罐的体积明显减小，不仅节约了建筑空间，同时也节省了设备投资。

2.3 换热系数高

换热系数的高低反映了换热器的性能优越与否，在特定的工况下，螺旋螺纹管换热器传热系数最高可以达到12000kcal/m2·℃·h。

表1

2.4 使用寿命长

螺旋螺纹管换热器采用换热管束最小间隙设计，有效消除了湍流抖振现象，延长了换热器的使用寿命。

3 计算对比

在同样的条件下，传统盘管加热方式和螺旋螺纹管换热器的换热面积的计算如下：

3.1 采用蒸汽盘管

已知条件见表1。

假设盘管的加热时间为1h：

热量Q=V×ρ×Cph(t出-t进)/t=15h1000h1h(50-19)/1=465000kcal/h

经实际现场测量，得出传热系数K的范围为500～1000kcal/m2·℃·h，

在此取其平均值：K=750 kcal/m2·℃·h

表2

需要蒸汽量=Q/H=465000/504.3=922.07kg/h

3.2 采用螺旋螺纹管换热器

已知条件见表2。

热量Q=WhCph(t出-t进)=15h1000h1h(50-19)=465000kcal/h

经实际现场测量，得出传热系数K的范围为3500~4000kcal/m2·℃·h，

在此取其平均值：K=3700 kcal/m2·℃·h

需要蒸汽量=Q/H=465000/504.3=922.07kg/h

由于两种加热方式的传热系数相差很大，因此，导致最终的换热面积也有很大的不同。

4 结论

由上述计算可知，当软水的流量和加热时间都在相同的情况下，螺旋螺纹管换热器和盘管式加热面积相比，前者的换热面积仅为后者的五分之一。可见，螺旋螺纹管换热器的加热面积要小很多。因此，螺旋螺纹管换热器可以大幅度提高制备热软水的效率，在短时间内瞬时加热，即可达到设定的温度。