黄承明

    (中石化上海工程有限公司，上海 200120)

    板式换热器循环水侧污垢系数计算及换热面积余量的选取

    黄承明

    (中石化上海工程有限公司，上海 200120)

    分析了板式换热器循环水侧的污垢成因，通过控制关键成因的方式可有效地降低循环水侧的污垢。通过量化污垢的分析和面积余量的选取使换热器的面积计算变得可操作性更强，方便换热器的设计。

    板式换热器；污垢系数计算；面积余量选择

    板式换热器因其高效节能的特点已被广泛用于诸多行业中，不同的应用领域操作工况的差别导致板式换热器在设计时需要考虑不同工况的计算。文中对循环水用于板式换热器作为冷却介质时的污垢系数选取和面积选取进行讨论，以期得到最佳的设计效果。

    1 污垢对板式换热器的热动力学影响

    换热器在运行中由于介质中含有易结垢的组份导致在金属壁面结垢，污垢层随着运行时间增加而逐步增厚。一般而言，污垢层的导热系数比流体或者壁面的导热系数低，因此增加的污垢层就成了总热阻的一部分，对总传热效率造成不良影响。

    随着污垢层生长，壁面表面的粗糙度也随之增加，因此而造成流动摩擦阻力增加，严重的可能导致流道堵塞。而且污垢处易产生局部腐蚀的条件，对金属壁面造成局部腐蚀。

    2 影响板式换热器循环水侧污垢产生的主要因素

    研究表明，诸多操作和设计参数对污垢有显著影响。这些因素主要包括流体性质和结垢倾向、壁面温度、流体流动状态、管道材料等。循环水流体本身具有易结垢的流体特性，在实际操作中容易引起结垢甚至造成换热器堵塞。根据使用经验，循环水温宜在60 ℃以下。操作温度过高会造成“烘烤”效应[1]，容易形成晶体加快结垢和腐蚀。低温下污垢产生很慢，而且沉淀物容易去除[2]；高温下容易导致化学和酶反应加速，加快细胞的成长，导致生物有机体结垢。循环水流体流动速度和壁面剪切力对污垢产生有重要的影响，流速越高表面剪切力就越大，污垢也就越少。对于循环水侧的选材，一般采用的材质是碳钢，碳钢材质价格低廉但是容易被腐蚀。腐蚀后的碳钢表面容易集聚污垢，引起局部热阻增加。根据循环水的氯离子含量高低，必要时需采用合金材质，避免碳钢过快腐蚀。

    3 减少板式换热器循环水侧污垢的主要措施

    根据污垢形成的机理，可从以下几方面来减少污垢。

    析晶污垢在循环水系中尤为容易发生。循环水的一项重要指标就是硬度，即水中溶解可溶盐类的含量。由于水中溶解了许多不可溶的盐类具有反常的溶解度，改变了正常的溶解度与温度的比例关系 ......