全不銹鋼釬焊換熱器性能及應(yīng)用

發(fā)布時間：2009-12-9 瀏覽：2757

      袁凌摘要得益于全新的AlfaFusion釬焊技術(shù),全不銹鋼釬焊板式換熱器AlfaNova開創(chuàng)了板式換熱器應(yīng)用的新領(lǐng)域,在和傳統(tǒng)換熱器的競爭中占據(jù)了優(yōu)勢。AlfaNova在各行各業(yè)中有很大的發(fā)展?jié)摿?在制冷應(yīng)用上已建立了堅固的橋頭堡。關(guān)鍵詞熱工學(xué)全不銹鋼釬焊換熱器氨制冷系統(tǒng)節(jié)能環(huán)保

　　1 　市場背景

　　上世紀(jì)七十年代末期,阿法拉伐發(fā)明了銅釬焊板式換熱器,為暖通空調(diào)及制冷的設(shè)計理念帶來了一場革命,從此,銅釬焊板式換熱器以其高效、緊湊和密封迅速占領(lǐng)了許多傳統(tǒng)換熱器的領(lǐng)地。但在很多不能使用銅材的換熱器領(lǐng)域仍是銅釬焊板式換熱器的使用禁區(qū)。

　　作為替代物,鎳釬焊板式換熱器誕生了。但由于鎳與不銹鋼的親和性遠(yuǎn)不如銅,因此鎳釬焊板式換熱器承壓較低,在高壓或溫度波動時壽命較短,應(yīng)用受到制約。且鎳釬焊加工困難,成本居高不下,始終未成為主流。現(xiàn)有的激光焊接板式換熱器有很好的性能(尤其是阿法拉伐的激光半焊式換熱器優(yōu)異的抗凍性能) ,然而在小負(fù)荷的情況下,有大材小用的感覺。

　　2 　制造工藝

　　具有高度可靠性能的全不銹鋼板式換熱器(以下簡稱為AlfaNova)系基于一種全新的技術(shù)———AlfaFusion(見圖1) ,該技術(shù)是在材料及焊接技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)多年研究的結(jié)晶,為了滿足市場對于緊湊型熱交換解決方案的需求———更高的機械強度、更強的耐腐蝕性以及更高的衛(wèi)生等級。

　　3 　產(chǎn)品性能

　　多年的研究與試驗的結(jié)果就是AlfaNova的可靠性出色地通過AlfaFusion過程認(rèn)證、爆裂檢驗認(rèn)證、壓力疲勞測試、溫度疲勞測試、傳熱性能測試和腐蝕測試。(1)機械強度與傳統(tǒng)的釬焊換熱器相比,AlfaNova具有更高的設(shè)計壓力、更強的機械及熱疲勞耐受性,其與銅、鎳釬焊換熱器對比見圖2、圖3。在0～3 MPa機械疲勞實驗中,AlfaNova的壽命是銅釬焊換熱器的10倍,更比鎳釬焊換熱器高2個數(shù)量級。Al2faNova能夠耐受的溫度可以達(dá)到550℃,而普通釬焊式換熱器最高設(shè)計溫度只有225℃。(2)耐腐蝕性

　　AlfaNova的100 %不銹鋼材質(zhì)構(gòu)造可確保其對于腐蝕具有高度的耐受能力。這樣,對于需要使用諸如氨之類天然工質(zhì)的制冷系統(tǒng)(如蒸發(fā)器、經(jīng)濟器、油冷卻器等)或其他對銅材具有腐蝕性的介質(zhì)系統(tǒng)來說,AlfaNova是一項重大的技術(shù)突破。

 

　　(3)緊湊的設(shè)計

　　與傳統(tǒng)的殼管式換熱器相比,AlfaNova緊湊的構(gòu)造使它具有高度的靈活性。在任何一種應(yīng)用系統(tǒng)中,都可將其納入并發(fā)揮整體效能。AlfaNova獨到的通道能確保流體達(dá)到最佳的分配狀態(tài),經(jīng)特別設(shè)計而成的波紋狀板片可提供最佳的換熱效果,且只需較少的充注量,這對氨等制冷劑來說有很重要的意義。例如按EN378標(biāo)準(zhǔn),直接系統(tǒng)安裝于廠房內(nèi)時,所允許的NH3充注量最多不超過10公斤。如果采用AlfaNova ,制冷量可達(dá)340 kW。AlfaNova的性價比無與倫比,擁有足夠的實力來替換其他體形龐大而笨重的熱交換器。(4)更高的衛(wèi)生等級

　　在許多國家,某些熱交換器的衛(wèi)生指標(biāo)正在成為日趨嚴(yán)格的立法主題。這一類應(yīng)用包括制冷系統(tǒng)中的潔凈水冷卻器、自來水加熱系統(tǒng)以及其他各種衛(wèi)生應(yīng)用領(lǐng)域。針對諸如此類的實際應(yīng)用,全不銹鋼材質(zhì)的AlfaNova結(jié)合其優(yōu)良的機械強度,在挑戰(zhàn)殼管式以及其他各種類型的熱交換器時,無疑將成為未來的勝利者。(5)密封性

　　盡管半焊板式換熱器用激光焊接已減少了90 %以上的橡膠密封,氨不易泄漏,但從微觀上說,僅存的2個氨密封圈為橡膠制品,氨會通過分子運動向外滲透。表1是在1. 0 MPa壓力下一個板片組上兩個直徑12厘米密封環(huán)每年滲透克數(shù)的測量結(jié)果。

　　由此可見,雖然密封圈的密封性能在不斷地改善,但仍有一定數(shù)量的氨在滲漏。如果換熱器型號大或數(shù)量多,在日趨嚴(yán)格的環(huán)保要求下,AlfaNova的全焊接結(jié)構(gòu)無疑是一個更好的選擇。

　　根據(jù)各種目前使用換熱器設(shè)計應(yīng)用情況,綜合性能對比整理如表2 ,其中評價等級1為最差,5為最好,所列數(shù)據(jù)僅供參考。

　　4 　應(yīng)用(1)氨制冷系統(tǒng)應(yīng)用在制冷系統(tǒng)中,釬焊式換熱器的應(yīng)用十分普遍。但以前絕大多數(shù)用于氟利昂系統(tǒng),原因就是沒有合適的釬焊式換熱器能用于氨系統(tǒng)。由于天然工質(zhì)不破壞自然平衡,氨開始重放光彩,AlfaNova正可大顯身手,蒸發(fā)器、冷凝器、油冷卻器、經(jīng)濟器……都能應(yīng)用。正由于它的緊湊性,推動了機組的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化。①蒸發(fā)器:以前重力供液滿液式蒸發(fā)系統(tǒng)的工業(yè)冷卻設(shè)備所需的充注量達(dá)1000g NH3/ kW,而如果用板式換熱器,其充注量可降低至29g NH3/ kW。在相對小負(fù)荷的系統(tǒng)中,就制冷劑充注量而言,直接膨脹系統(tǒng)無疑是一個更佳選擇。在這種情況下,除了加入分配器以確保兩相的氨在每個流道間分布均勻外,更有創(chuàng)新的是Suction - X系統(tǒng)。以往在DX系統(tǒng)中,通常蒸發(fā)器的一部分為過熱區(qū)以保證安全,但這造成了浪費。加入了Suction - X系統(tǒng)后,所有的板片都用于蒸發(fā),提高了COP值。②冷凝器:如在缺水地區(qū),可串聯(lián)風(fēng)冷式系統(tǒng),使冷凝水走閉路循環(huán);如有水源(如河水、湖水、地下水甚至海水) ,則可串聯(lián)一臺普通的墊片板式換熱器,就像大樓采暖系統(tǒng)中非常普遍的鍋爐水系統(tǒng)。這樣,即使再惡劣的水質(zhì),都有解決之道。

 

　　(2)其他應(yīng)用

　　AlfaNova對于高溫燃?xì)鈶?yīng)用以及其他各種高溫作業(yè)、吸收式系統(tǒng)、工業(yè)冷卻以及各種工業(yè)加熱及冷卻作業(yè)而言,同樣也是一種理想的解決方案。參考文獻(xiàn)

　　1 　Mats Stromblad , etc.半焊式板式換熱器在制冷系統(tǒng)中的應(yīng)用和發(fā)展.制冷學(xué)報, 2003 ,2.

　　2 　Thorsten Behnert , Holger kÊnig.最低充注量的NH3標(biāo)準(zhǔn)-液體冷卻機組的研制.空調(diào)制冷世界, 2004 , 6.