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1 　市場背景

上世紀七十年代末期,阿法拉伐發明了銅釬焊板式換熱器,為暖通空調及制冷的設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了許多傳統換熱器的領地。但在很多不能使用銅材的換熱器領域仍是銅釬焊板式換熱器的使用禁區。肅寧論壇

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異的抗凍性能) ,然而在小負荷的情況下,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———AlfaFusion(見圖1) ,該技術是在材料及焊接技術領域內多年研究的結晶,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生等級。

3 　產品性能

多年的研究與試驗的結果就是AlfaNova的可靠性出色地通過AlfaFusion過程認證、爆裂檢驗認證、壓力疲勞測試、溫度疲勞測試、傳熱性能測試和腐蝕測試。(1)機械強度與傳統的釬焊換熱器相比,AlfaNova具有更高的設計壓力、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個數量級。Al2faNova能夠耐受的溫度可以達到550℃,而普通釬焊式換熱器最高設計溫度只有225℃。(2)耐腐蝕性

AlfaNova的100 %不銹鋼材質構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的制冷系統(如蒸發器、經濟器、油冷卻器等)或其他對銅材具有腐蝕性的介質系統來說,AlfaNova是一項重大的技術突破。

(3)緊湊的設計

與傳統的殼管式換熱器相比,AlfaNova緊湊的構造使它具有高度的靈活性。在任何一種應用系統中,都可將其納入并發揮整體效能。AlfaNova獨到的通道能確保流體達到最佳的分配狀態,經特別設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標準,直接系統安裝于廠房內時,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)更高的衛生等級

在許多國家,某些熱交換器的衛生指標正在成為日趨嚴格的立法主題。這一類應用包括制冷系統中的潔凈水冷卻器、自來水加熱系統以及其他各種衛生應用領域。針對諸如此類的實際應用,全不銹鋼材質的AlfaNova結合其優良的機械強度,在挑戰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厘米密封環每年滲透克數的測量結果。

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

根據各種目前使用換熱器設計應用情況,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,所列數據僅供參考。

4 　應用(1)氨制冷系統應用在制冷系統中,釬焊式換熱器的應用十分普遍。但以前絕大多數用于氟利昂系統,原因就是沒有合適的釬焊式換熱器能用于氨系統。由于天然工質不破壞自然平衡,氨開始重放光彩,AlfaNova正可大顯身手,蒸發器、冷凝器、油冷卻器、經濟器……都能應用。正由于它的緊湊性,推動了機組的標準化、模塊化。①蒸發器:以前重力供液滿液式蒸發系統的工業冷卻設備所需的充注量達1000g NH3/ kW,而如果用板式換熱器,其充注量可降低至29g NH3/ kW。在相對小負荷的系統中,就制冷劑充注量而言,直接膨脹系統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,更有創新的是Suction - X系統。以往在DX系統中,通常蒸發器的一部分為過熱區以保證安全,但這造成了浪費。加入了Suction - X系統后,所有的板片都用于蒸發,提高了COP值。②冷凝器:如在缺水地區,可串聯風冷式系統,使冷凝水走閉路循環;如有水源(如河水、湖水、地下水甚至海水) ,則可串聯一臺普通的墊片板式換熱器,就像大樓采暖系統中非常普遍的鍋爐水系統。這樣,即使再惡劣的水質,都有解決之道。

(2)其他應用

AlfaNova對于高溫燃氣應用以及其他各種高溫作業、吸收式系統、工業冷卻以及各種工業加熱及冷卻作業而言,同樣也是一種理想的解決方案。參考文獻

1 　Mats Stromblad , etc.半焊式板式換熱器在制冷系統中的應用和發展.制冷學報, 2003 ,2.

2 　Thorsten Behnert , Holger kênig.最低充注量的NH3標準-液體冷卻機組的研制.空調制冷世界, 2004 , 6.