在板式換熱器的啟動操作中,冷熱流體的通入順序直接關系到設備的安全性、使用壽命及換熱效率。部分用戶可能認為先通熱流體或先通冷流體區別不大,但從設備結構特性、熱應力影響及運行風險角度分析,艾克森不建議先通入熱流體再通入冷流體,這種操作方式可能導致設備損壞、密封失效或換熱效率下降,板式換熱器需遵循科學的啟動順序。
1.從熱應力損傷角度來看,板式換熱器的核心部件是換熱板片,板片之間通過密封墊密封,形成獨立的冷熱流體通道。如果先通入熱流體,熱流體會迅速加熱板片,使板片溫度快速升高,而此時冷流體通道內無流體,板片的冷側溫度較低,導致板片兩側出現巨大溫差。由于金屬板片的熱脹冷縮特性,溫差會使板片產生不均勻的熱變形——熱側膨脹量大,冷側膨脹量小,這種變形會在板片內部產生巨大的熱應力。長期或頻繁的熱應力作用,會導致板片出現疲勞裂紋,尤其是在板片的邊角、流道孔等應力集中部位,裂紋會逐漸擴大,最終引發板片泄漏,嚴重時甚至導致板片斷裂,無法正常使用。例如在使用蒸汽作為熱流體的換熱器中,如果先通過蒸汽,板片熱側溫度會迅速升至180℃,冷側溫度仍為室溫25℃,溫差達155℃,板片熱應力遠超設計承受范圍,短期內就可能出現裂紋。
2.從密封墊失效風險來看,先通熱流體會加速密封墊的老化、變形,導致密封失效。板式換熱器的密封墊通常為橡膠材質,它的耐溫性能有明確限制。如果先通入熱流體,熱流體會直接加熱密封墊,而此時冷流體未通入,無法通過換熱帶走熱量,密封墊溫度會持續升高,可能超過耐溫上限。高溫會使密封墊出現軟化、硬化或開裂,破壞密封墊與板片之間的緊密貼合,導致冷熱流體串流,不僅影響換熱效率,還可能污染流體。此外,先通熱流體導致的板片不均勻變形,也會使密封墊受力不均,部分區域密封壓力不足,進一步加劇泄漏風險。例如在乳品加工行業的換熱器中,如果先通高溫熱流體,密封墊溫度超過耐溫上限,軟化后無法密封,會導致熱水進入乳品通道,污染乳品,造成經濟損失。
3.從換熱效率與能耗角度來看,先通熱流體再通冷流體的啟動方式,會降低初期換熱效率,增加能耗。當熱流體先進入艾克森板式換熱器后,由于冷流體未通入,熱流體無法進行有效換熱,大部分熱量會通過換熱器殼體散失到空氣中,導致熱流體溫度下降,待冷流體通入后,冷熱流體的溫差減小,換熱效率降低。例如在供暖系統的板式換熱器中,如果先通高溫熱水,未通冷水時,熱水溫度會在10分鐘內降至85℃,通入冷水后,溫差從45℃降至35℃,換熱效率下降約22%,為達到相同的供暖效果,需增加熱流體的供應量,會導致能耗上升。
正確的啟動順序應為先通入冷流體,待冷流體充滿冷流體通道、并正常流動后,再緩慢通入熱流體。這樣操作的優勢在于:冷流體可先冷卻板片,使板片溫度均勻升高,避免熱應力損傷;同時,冷流體能及時帶走熱流體的熱量,防止密封墊溫度過高,延長密封墊壽命;此外,冷熱流體同步流動,可快速建立穩定的換熱溫差,提升換熱效率,減少無效能耗。例如在化工行業的溶劑冷卻系統中,先通冷卻水(30℃),待冷卻水在通道內正常循環后,再緩慢通入高溫溶劑(120℃),板片兩側溫差控制在90℃以內,低于設計限值(100℃),既保證安全,又能高效換熱。
板式換熱器運行時,嚴禁先通入熱流體再通入冷流體,需嚴格遵循先通冷流體,后通熱流體的啟動順序。同時這也是保障艾克森板式換熱器設備安全、延長使用壽命、提升換熱效率的關鍵操作規范。
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