
钎焊换热器排汽和排水(某些流程须配置一些附加接管)
钎焊换热器用于冷凝器/冷凝液液位(高度)控制的危险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。

冷凝器其他方面
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1~2℃。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5~10℃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。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)。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0.2~0.3MPa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。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。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。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。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。对于与油互溶的制冷剂,如R22,油会影响沸腾放热系数,在R22中油的浓度在3~5%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。

在圆形流道中垂直,向上的两相流流态图

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℃)。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。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。
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 400~600mm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。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。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,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。油分解的产物(在压缩机中被加热到超过油的分解温度)。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。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10~15℃。冷却塔水—冷却塔水通常比来自同一地区的井水温度高15~20℃。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。

水中加氯处理(如游泳池)或海水倒灌,此时氯转变成氯离子(Cl-)并逐渐递增,一段时间后,氯离子浓度会增加至在板片上形成坑蚀,腐蚀的发生比下图所显示的要低得多。预防不要在BPHE之前立即放置加氯点,应该尽量远些。水温50~60℃时,控制Cl-<150ppm,水温70~80℃时,控制Cl-<100ppm。氯化钙和溴化锂溶液浓缩的氯化钙溶液在高PH值和低温(<0℃)时,不腐蚀不锈钢。对25%浓度的氯化钙溶液,316L可用于温度<80℃,100%浓度时,可用于温度<20℃。如果用抗腐蚀剂如重铬酸盐,对溶液进行处理,它对铜同样有腐蚀性。当设备停止运行,且使溶液的温度升高,尤其是使溶液的PH值降低了,比如不适当地用水清洗后,则会引起金属点腐蚀。上述性质同样适用于溴化锂溶液。预防金属点腐蚀是一种很快的过程,对蒸发器内点腐蚀的影响可能是灾难性的。仅仅使用抗腐蚀的工业溶液。这种溶液正确地说明,它与铜和不锈钢是相容的。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。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。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)。—检查停机程序和蒸发温度。冷凝器中压力是否得以控制?冬季最大冷凝压力低会迫使蒸发温度下降。—检查停车和启动程序和如果热冲击可能发生的温度变化检查。是否冷流体突然进入较热的BPHE,或反之亦然?—检查来自其它设备的振动。是否有可减力或减振的弯头或波纹管?—在并联压缩机或BPHE情况下,当一台机组突然起动或停车时,可能会导致突然的压力或温度波动。是否所有的BPHE都有自身的压力控制器?—在水侧是否应用了电动阀或电磁阀?在BPHE之后安装电磁阀,可能导致水击。—是否应用了通过调节运行时间可以半连续运行的阀门?这种阀门可能开1秒,关5秒,从关转向开5秒,关1秒。它们是温度,压力骤变的原因。—水中是否含有过量的氯离子或其它腐蚀剂?试取水样。

BPHE冻结的防止/安装

主流水温接近0℃时,冰层会逐渐加厚最后把整个流道阻塞。在一个直接膨胀蒸发器里,制冷剂的进口温度通常要比蒸发温度高出1.5-2.5℃。流动形式一般是逆流,即温度最低的水将遇到温度最低的液态制冷剂。
在一般的稳定运行工况下,当壁温还没有降到0℃以下时蒸发温度可能已经远低于0℃了。但这种情况会在哪里发生?—很难确定。取决于温度分布,水和制冷剂的压力降等因素。—先在一个流道内结冰,流道阻力增加而使水流量减小,水温和壁温被冷却到更低的程度,结更多的冰,直至板片破裂。
乙二醇或盐溶液冻结时,形成的冰晶体中含有纯水,因此该冰晶体的融点是0℃。所以当温度升高时“冰”依然存在,与水结的冰将融化有所不同。由于这种结冰滞后作用,可能在蒸发器中出现冰的集结现象。所幸的是溶液冰晶体中含有乙二醇或盐,因而它更象一团松散的泥浆而不象纯冰那样是坚硬的一块。
