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空气换热器冻裂损坏的原因及对策分析

引言

笔者所在公司是一家生产粘胶纤维的大型企业,所配置的空调系统大多是集中式的全空气处理系统,在冬季室外气温比较低的时候,空调系统的空气换热器在运行过程中因冻裂而损坏的现象时有发生。根据损坏程度的不同,有的经维修后可继续使用,但大多数往往无法修复,必须更换,从而造成不必要的损失,也影响了系统的正常运行。本文就空气换热器冻裂的原因进行简单的分析,并从空调系统的设计运行两个方面提出了以下解决办法。

空气换热器冻裂损坏的原因

从笔者所在公司空调系统的长期运行情况看,产生冻裂而损坏的空气换热器(大多是新风预热器)多发生在直流式的空调系统中,分析其原因主要有以下几个方面。

进行空调系统设计时,用于新风预热的空气换热器的换热面积留有较大的余量,在冬季运行过程中,因换热面积超过需要值太多,操作工人在调节热媒流量时控制热媒流速过小,从而使换热器新风侧盘管内容易结冰而冻裂损坏换热器。

由于换热器安装或者配管不当,使得换热器最低点处有积水,则在冬季运行过程中,随着运行时间的延长,换热器盘管内就很容易结冰,从而造成换热器的冻裂损坏。

对于只在冬季送热风的空调系统,由于室内温度要求不高,为了节约能源,操作工人在调节控制换热器换热量的过程中,控制换热器热媒流速过小,容易使换热器盘管内结冰而冻裂损坏换热器。

当热源停供而送风机仍在运行时,如果换热器内有水,受室外低温空气的侵袭,会造成换热器冻裂损坏。

对于热媒为蒸汽的换热器,当疏水阀损坏失去作用(一是不排水,二是不阻汽)时,换热器内产生的凝结水长时间排不出去,很容易使换热器内的积水结冰而造成换热器冻裂损坏。

对于冬季停止运行的空调系统,如果因阀门内漏造成换热器积水,或者换热器内的积水未排出,当新风调节阀未关闭时,受室外低温气流的影响,也容易造成换热器的冻裂损坏。

除以上几点之外,还有这样一种情况,就是对于同时设有空气加热器、空气冷却器的空调系统,如果设计将空气冷却器安装于空气加热器之前,在冬季运行时,由于室外低温空气先通过空气冷却器,当空气冷却器积水未放出时,其盘管内会结冰,从而冻裂损坏空气冷却器。

防止换热器冻裂损坏的办法

针对以上换热器发生冻裂损坏的各种原因,结合工作实践,提出以下解决办法。

工程设计时,换热器的换热面积不宜留太大的余量,尤其对于冷热两用的换热器,按夏季冷负荷选择换热面积后,应再按冬季热负荷进行校核。若供热面积远小于供冷面积,应单设空气加热器。严寒地区不宜设置冷热两用的换热器。

需要同时设置空气加热器、空气冷却器的空调系统,设计安装时,空气冷却器宜放置在空气加热器之后。这样即使空气冷却器中有水未放出,在冬季运行时,也不会造成空气冷却器的冻裂损坏。

安装换热器及配管时,必须根据换热器的选型、设备和管道安装的有关规范进行。对于热媒为蒸汽的换热器还必须注意正确选择疏水点的位置(应选在设备汽室最低点的下方,使蒸汽凝结水能自然地、顺畅地流过疏水阀)。

在控制换热器换热量的过程中,换热器内热媒的流速不宜控制得过小,以免造成流水结冰的现象。根据有关资料,加热排管管径为ＤＮ20时,水流速小于0.1ｍ/ｓ即为层流;加热排管管径为ＤＮ15时,水流速小于0.15ｍ/ｓ即为层流。当水为层流时极易结冰,因此,实际操作时,对于并联安装的换热器,应分台控制换热量,做到根据室外气温变化增加或减少加热器的台数;对于串联安装的换热器,应做到先开外排后开里排,先停里排后停外排。

当换热器热源停供时,应立即停开送风机。冬季送风机的启动应视热源供应情况确定,若蒸汽压力或热水温度太低,不应启动送风机。操作时应先开加热器,后启动送风机。

对于热媒为蒸汽的换热器,当疏水阀损坏或不好用时,应及时修理或更换疏水阀。若来不及处理时,

可用疏水阀的旁通阀门进行临时性疏水,以免冻坏换热器。

对于冬季停运的空调系统,必须关闭新风调节阀,防止室外低温空气侵入空调室,产生冻裂换热器的现象。

除此之外,健全设备管理制度,加强运行管理人员对设备巡回检查,也具有十分重要的作用。换热器一旦出现结冰,如能及时发现并进行相应的处理,可避免冻裂换热器现象的发生。

结语

通过应用以上解决办法后,笔者所在公司的空调系统在运行过程中,特别是近几年,从未发生冻裂空气换热器的现象,避免了损失,减少了浪费,保证了空调系统及设备的正常运行。