板式热交换器不拆机清洗实际能效分析

板式热交换器不拆机清洗实际能效分析

龙 ,兴

西安市热力集团有限责任公司，陕西 西安 710000

摘  要：板式热交换器因其外形体积小、易维护、传热系数大等特点在供热系统中应用广泛，但在使用中，因板片结垢等原因会影响传热效果，需定期进行清洗。常见拆机清洗虽效果良好，但拆机清洗时间相对较长，拆机清洗中也会出现胶垫损坏、板片擦伤等情况。采用一种化学浸泡加物理脉冲冲击的不拆机清洗方法，对某小区在用板式热交换器进行清洗，对前后供热参数进行采集对比，通过计算发现传热系数可提高7.2%；同时清洗前后分别拆机拍照进行对比，效果在预期内。在有效提高换热器能效的情况下，缩短了清洗时间，提高了清洗效率，有效达到目的。

关键词：板式热交换器；不拆机清洗；传热系数；能效分析

1. 前言

板式热交换器的外形体积小、易维护、传热系数大，在供热系统中已广泛应用。板片间形成湍流是其换热效率高的主要原因，但在使用中，在板片表面特别是换热器下部区域会因沉积等原因造成污垢堆积，影响换热器换热效果，需定期进行清洗。常见清洗方法为拆机清洗，用户可直观看到清洗效果，但拆机过程中会出现胶垫损坏、板片擦伤等情况，且一般清洗时间较长。某小区板式热交换器距上次清洗运行至今已3个采暖季，使用一种化学浸泡加物理脉冲冲击的不拆机清洗方法，对该换热器进行清洗，验证该不拆机清洗方法的效果，同时清洗前后进行拆机拍照对比效果，进行验证。

2. 不拆机清洗方法

本文使用的不拆机清洗方法是使用一种脉冲清洗设备，与板式热交换器一二次侧分别连接形成回路，通过清洗设备使气水混合形成脉冲水锤和高速气水射流，对换热器内的污垢及沉积物进行冲击、震荡清洗；同时通过添加相应的化学试剂浸泡，提高清洗效率，该清洗设备自带水箱，可对清洗液进行收集统一处理。

清洗步骤为：

（1）压力测试。清洗时，应首先对系统进行压力测试，使用清洗设备打压至工作压力，观察板片是否有漏水情况，如有漏水，应立即跟用户沟通；

（2）物理预清洗。通过清洗设备的脉冲发生装置使换热器中的气、水混合形成脉冲水锤，对热交换器通道内易脱落的锈垢和沉积物进行冲击使其随水流排出换热器，清洗设备系统中设置过滤装置两重，可对脱落物进行收集；

（3）化学清洗。通过清洗设备加热循环水箱中的水至60 ℃，加入配制好的清洗剂，待溶液温度降至50℃以下，注入板式热交换器中，进行循环清洗，清洗中可切换水流方向再循环，使清洗效果更好，通过设置观察装置，到换热器排出透明的清水为止；

（4）完成清洗后对清洗液、沉积物等进行收集，恢复换热器状态。

3. 数据的采集及计算方法

为有效计算该换热器传热数据，已提前在换热器一二次侧进出口安装温度表、压力表、温度变送器、压力变送器、压差变送器、流量计等仪器仪表，实验测试的参数包括：换热器热侧进、出口温度，进、出口压力；冷侧进、出口温度，进、出口压力；冷、热侧流体体积流量。冷、热侧进出口流体温度利用量程为0 ℃~300 ℃的Pt100温度变送器进行测量，其精度± 0.2 ℃；压力利用量程为0 MPa~1.6 MPa的压力变送器进行测量，精度等级为0.075级。冷、热侧流体的流量由电磁流量计测量，其相对不确定度分为别0.14%与0.16%。

数据采集在清洗前后各进行1次，要求每次采集必须在系统运行48小时后，保证系统基本达到热平衡。每次数据采集6组，测试开始后每10分钟采集1组，最终结果使用6组数据计算得出的平均值进行对比。

对比的参数包括传热系数k、压降ph、Δpc及EEI值，其中能效值EEI的表达，采用NB/T 47004.1-2017中的规定，具体公式为：

该能效值EEI的物理意义是消耗单位折合流动压降下所获得的总传热系数。

式中：

式中：c、h ——分别是冷、热流体压力梯度的权重系数，满足c+h=1，因所测试换热器为等流道板式热交换器，c=h=0.5；lc、lh——分别是冷、热流体的特征流动长度/m。

4. 计算分析  

本次试验为采暖季中，进行第一次数据时，系统连续运行超过48小时，完成清洗后，待系统又运行48小时后进行第二次数据采集，故认为数据采集时，系统已达到平衡状态，其中一侧网控制条件的变化较小，不考虑在误差范围内，因数据量较大，故不一一列出，具体计算结果如下表：

根据上表可计算出，经过清洗后，传热系数k提高7.2%，热侧压降降低13%，冷侧压降降低8.6%，EEI值提高13%。

5. 拆机验证

该试验原计划仅进行数据测试验证，后因用户要求，又在清洗前后进行了拆机拍照验证。

清洗前一二次网板片照片：

清洗后一二次网板片照片：

6. 结论

板式热交换器在使用中会有污垢沉积会降低换热器传热效果；文中使用的不拆机清洗方法可有效提高换热器传热系数，具体到本次试验，传热系数k

提高7.2%，热侧压降降低13%，冷侧压降降低8.6%，EEI值提高13%；试验前后还进行拍照对比，可直观看到清洗效果达到预期。

参考文献：

1. NB/T 47004.1-2017.板式热交换器 第1部分：可拆卸式热交换器[S].北京：中国标准出版社，2017.

2. GB/T 27698.3-2011.热交换器及传热元件性能测试方法 第3部分：板式热交换器[S].北京：中国标准出版社，2011.

3. 国家市场监督管理总局. TSG R0010-2019 热交换器能效测试与评价规则[S], 2019.

4. 徐志明, 李煜, 郭进生等. 板式换热器运行参数影响结垢的权重及机理分析[J]. 华北电力大学学报(自然科学版), 2012, 39(3): 78-82.

5. 张延丰, 蒋琛, 寿比南等. 板式热交换器能效评价方法[J]. 科学通报, 2016, 61(8): 802-808.

6. 韦虹宇，蔡斌，白博峰等.集中供热系统板式热交换器污垢清洗后的能效特性研究[J]. 区域供热, 2021(2): 5-12.

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