壳管式热交换器制冷机组安装设计及维修探析

董志宁

摘 要：本文通过壳管式热交换器制冷机组安装、冷却水系统配管设计等方面对壳管式热交换器制冷机组的安装设计要点进行分析，并深入探讨壳管式热交换器常见的维修设计，希望能为有关人士提供有效参考。

关键词：壳管式热交换器；冷却水系统；氟利昂

0.引言

制冷量较大的氟利昂制冷设备中，中央空调机组大多都采用壳管式热交换器进行换热工作。

1.壳管式热交换器制冷机组的安装设计要點

1.1壳管式热交换器制冷机组安装

管壳式热交换器从结构上主要以固定板管式、U形管式为主。固定板管式热交换器的安装是借助管子两端，使其固定在壳体的两端管板之上，将管板和壳体相互绑定在一起。因为此类热交换器质量较轻，结构简单，所以在壳程程数同样的条件下能排列的管子数量会较多。但是由于此热交换器的壳程很难被维修和定期的清洁，以干式蒸发器为例，此类蒸发器管程走氟利昂，而壳程走冷冻液，所以通常选择不容易结垢、方便清洁的液体，当管束和壳体之间的温差值过大时，就会产生不同程度的热膨胀，造成管子与管板的接口处发生脱节，易发生液体的泄漏。U型管式热交换器的管束是呈U字形的形状，通常都是由U形的弯管所构成的，管子的两端固定在相同的一块板子上，弯曲处不进行固定，促使每一根管子都能有随意伸缩的空间，而在此过程中不受到其余管子的影响。此种热交换器在进行清洗的过程中，应该先将整个管子都取出来，但是要想实现彻底的清洗还是较为困难的。由于弯曲的管子需要一定的弯曲范围，所以在制造管子的过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。对于制冷环节，冷凝器和蒸发器由于形状和架构上的相似，所以就主要以冷凝器为例，外壳是使用无缝钢管和钢板卷直接焊制而成的，呈现一个圆筒的形状，外壳的两端都装有管板，方便胀接或者焊接换热管[1]。

1.2冷却水系统配管设计

在国内的冷凝器中，在对于冷凝器中的产品说明之中一般只有耗水流量和冷凝器中的设计压力进行说明，冷凝器中冷却水的水阻力没有进行过多的介绍，此类问题是有关于产品性能参数上的缺失，只能根据有关的设计资料作为参考。就目前，仍旧与很多人认为实际冷却水系统的配管过程简单，往往在具体的施工过程中，不经过反复的查验就只依据水流量和冷凝器冷却水管径进行对于配水泵的选择，简单的以为选择一个较大的水泵就可以提升冷却效果，此类盲目的安装到最后就会导致冷凝器的换热管（管程）水流量和压力大于限定的额定值，甚至还会出现机组调试的过程中出现冷凝器换热管时被挤压出裂纹，导致氟利昂的泄露，或者是在机组使用一阶段之后，水压力时换热铜管所发所发生的负荷过大，导致出现裂纹，从而也能导致氟利昂的泄露，致使系统没有办法正常的运作。尽管冷却水系统并没有那么复杂，但是仍旧需要严谨的按照相关图纸设计进行一些列的安装，才能保证其稳定的运作。如图1就是一个有明显特征的冷却水系统配管图。

1.3管子在管板上的固定与排列

管子在热交换器的传热面中，其主要材料的选择应该根据其工作的压力、温度、流体腐蚀性和流体对于材料脆化作用等有关因素所决定，在材料的选择上可以选用碳钢、合金钢、紫铜、铝黄铜、304不锈钢等。管子在管板上的固定方法应该保证连接状态的稳定性，较为常用的方法有胀管法和焊接法。当出现高压和高温的情况时，并且在实际的操作中受到多次变形、热冲击和强烈的腐蚀程度时，为了保障其具有一定的可依赖性，就可以采用胀焊的方式，针对非金属管和铸铁管也可以利用垫塞法进行固定，另外较为先进的方法还有爆炸胀接法、爆炸焊接法、液压胀管法和黏胀法等。胀管法通常情况下能够保障连接处的严密性，并且有利于随时更换破损的管子。胀接机接头容易受到温度的影响还能受到操作所带来的压力和材质等方面的干扰，所以不能轻易的就断定其适用区域。由于高温会造成管子和管板的连接松动，容易引起膨胀连接点的泄漏，所以针对高温、高压、和易被引燃的流体使用更多的方法为焊接法。

2.壳管式热交换器常见的维修设计

2.1对于换热管有腐蚀孔或裂缝的维修

当传换热管出现腐蚀孔或、裂缝和板接口松动的时候就会造成氟利昂的泄漏。当检测冷凝器时，一旦发现冷却水的颜色纯度不存，伴有油渍和花纹状，就可以初步断定为是冷凝器的内部故障导致泄漏。但是当出现微漏或者漏点发生在冷凝器的上方，由于通常冷凝器的上方为氟利昂的蒸汽，所以冷冻油不易泄漏，当此类现象一旦发生，并不需要立即讲将器的端盖进行拆卸，应该在管板上的传热铜管进行逐一的检查，通过利用系统中自带的氟利昂气体压力就可以测出，例如，当发现氟利昂压力不够的情况下需要释放氟利昂，利用氮气进行测试。往往从测试或检查效果可以发现，运用肥皂泡去检验泄漏更为便利，仅仅需要涂在传热铜管上，当发现气泡的时候即为发生泄露。检测到泄漏点时就可以进行封堵，在封堵的时候应该注意当传热铜管和管板之间是焊接连接的，才能使用铜焊的办法封堵。具体的方法有两种，第一，当找到泄漏点时从两端向泄漏的铜管倾灌玻璃胶，等到其凝固之后即可使用。第二种，采用1：50的比例使用金属锥堵和传热铜管进行连接，另外应该配液体密封胶才能封堵牢靠[2]。

2.2对于换热管内壁积垢的维修

由于热铜管内壁积垢导致管径逐渐变小，最后造成传热效率的减少、根据此现象可以适当的利用机械法和酸洗去结垢，运用机械法上，应用特定的刮刀和钢条进行连接，并运用电机轴做成刮垢器，但是机械法存在一定的损坏传热导管的隐患，需要谨慎使用。利用酸洗法的时候，应该用浓度5%-8%的盐酸溶液和一定量的动物血液混合制成酸洗液，并将冷凝器中清水清出，之后经过一天的时间再注入酸洗液，注入1%的少见溶液进行中和15min。随后利用泵循环用清水洗两个小时，直到洗净其中的杂垢为止，即可完成整个除垢的工作。

3.结论

壳管式热交换器具备一定的换热效率高，实际占地空间小，运作成本低等优势，但是在壳管式热交换器制冷机组安装中会存在上述一系列的问题，就需要专业人士不断的仔细检查泄漏点，才能解决掉实际故障。

参考文献：

[1]赵文炳.设冷水板式换热器外漏原因分析与处理[J].机电信息，2019（12）：118-119.

[2]王立新，黄凯，孙志坚.板式换热器热工选型优化算法探讨[J].能源工程，2019（02）：79-82+88.