当前国内浮动盘管型换热器的一些基本形式

1 当前国浮动盘管型换热器的一些基本形式

1.1盘管型式

1.1.1立式螺旋型

其基本构造是几个不同旋转直径的竖向螺旋管组成一级管束。但其组合分配型式有较大差异，按管束末端的构造又可分为下述两种类型。

（1）末端为自由浮动的分配器（也称之为惰性块）见图1、图2。

图形1、图2中的分配器具有两个功能：其一，使热媒在各管束较均匀的分配，增大流程，以利充分换热；其二，起阴尼作用，防止共振破坏。图2所示带有两个惰性块，还可起诱导振动的受体作用，能提高传热效率。

（2）盘管始、末端采用分、集水短管连接，如图3所示。国大部分生产浮动盘管型换热器的厂家均采用这种做法。

1.1.2水平螺旋型

它是由一根根水平螺旋管组成，按其分水与集水立管的位置也分为两种类型：分水立管、集水立管边置型，如图4所示；分水立管、集水立管中置型，如图5所示。

1.2换热器的型式

1.2.1半即热式

典型产品是热高牌半即热式换热器

1.2.2容积式

这是近几年来国生产厂家发展较快，品种繁杂的产品。据初步了解，大概有如图6所示的产品。2、浮动盘管型换热器的优点

浮动盘管型换热器与U型管换热器相比，在换热性能上的优越性，主要体现在如下两个方面。

2.1传热系数K值有所提高

工业大学程林教授在他发表的“弹性管束换热器的发展与应用”一文中提到：“与一般的管束式换热器相比，在相同流速条件下，弹性管束汽水热交换器的传热系数提高了200%，同时，弹性管束亦比浮动盘管的传热系数提高40%。

笔者也做过几次浮动盘管型容积式换热器的热工性能测试。其结果及它与我在前几年研制的RV系列容积式换热器、HRV系列半容积式换热器在水-水换热工况下的性能曲线比较见图7。

从图7可以看出：在水-水换热时，相同热媒流速条件下，DFRV浮动盘管换热器的K平均值分别为R V-03、RV-04、HRV-01、HRV-02的1.40、1.31与1.12倍。

需说明的是图7的比较是粗浅的，因为它只固定了热媒流速一个因素。传热系数的基本公式为：

1/K=1/α1+δ/λ+1/α2

式中：K----传热系数；

α1----热媒向换热管壁的放热系数；

α2----换热管外壁向被加热水的放热系数；

壁厚、水垢和铁锈的总厚度；

δ-----

λ----管壁、水垢、铁锈等的导热系数。

图7中的关系只反映了K与α1（因与α1热媒流速V1成正比）的关系。由于容积式换热器被加热水流速V2很低，又很难计算确定，并且对于生活热水换热器来说，换热器的产热量主要是满足规定温度下的设计耗热量即可。因此，我们没有做更深入的工作，作出相应不同热媒流速V1，被加热水流速V2的对应K 值的关系曲线。也就是说，图7中的关系线未反映出K与V2即α2之关系。另外RV、HRV系列换热器测

试所用U型管的管材分别为￠19×2的钢管和￠×19期1.5的铜管。而DFRV浮动盘管型容积式换热器是采用￠16×1.0的紫铜管、即δ/λ值，后者低于前者。尽管δ/λ值对K值的影响不很大，但也是一个因素。

因此，从我们实测的结果看，浮动盘管的K值是高于U型管的，但究竟高多少，尚待做进一步的工作。

2.2浮动盘管型容积式换热器可以提高容积利用率

U型管容积式换热器受容器构造之要求，一般热热盘管距容器的底部需有相当大的距离（见图8）图8所示传统U型管容积式换热器冷水区约占整个容器容积的20%--30%，即它的有效贮热容积只为70%--80%。

RV、03、04系列带导流装置的容积式换热器与无导流的传统容积式换热器相比虽大有改善，但仍有10%左右的冷温水区。

浮动盘管型换热器的换热盘管距容器底可以近到100mm左右（如图6（a)、(c)、(d)所示）。其冷水区就很小，有效贮热容积可达95%左右，大大提高了换热器的容积利用率。

3 几个问题的探讨

3.1 一些产品的构造原理上存在问题

3.1.1浮动盘管卧置

有的产品为了满足检修或满足层高不够的要求，将浮动盘管卧置做成立、卧式容积式换热器，如图6（e)、(f)、(g)所示。

盘管卧置后改变了立置的工况，其传热效果能否和盘管立置完全一样有待测试研究。另则这种产品用于汽-水换热时，由于换热器是间断工作的，容易造成盘管下部积聚凝结水。而它又无法像蒸汽管系统或其它用汽设备那样设置疏水器及时排走这部分凝结水，这样支行起来就会出现汽水撞击的问题。尽管其产生的噪声因其淹没在水中不一定对周围有多大影响，但每次汽水撞击均有可能损坏管束，尤其是引起管束与分水集水立管连接处的脱焊。

3.1.2 浮动盘管上置

图6（b）所示的立式容积式换热器是将浮动盘管上置的典型产品示意。这种产品设计的主要用意可能在于有利于解决抽出盘管来检修的问题。但这种构造很明显的问题是，盘管下部的容器空间全是冷水区，容积利用率极低，它起不到贮热调节作用。

3.1.3热媒短路

国大多数数浮动盘管型换热器均存在这一问题。图3所示是热媒短路的一种表现，图中圈螺旋管旋转半径小、流程短；外圈螺旋管旋转半径大、流程长；各圈的流程均不相同，最外圈与最圈长度相差近8倍。这样运行起来，势必是圈热媒流量大，外圈流量小，热媒分布极不均匀。

热媒沿分水立管、集水立管自下而上均匀颁布是热媒短路的另一种表现。如图9所示，热媒从下端进入容器后，很明显从下部盘管相连的分水立管、集水立管管段短、阻力小，相应地通过这部分盘管的流量大，上部盘管则反之。且热媒只流经一组或一根螺旋管，很难做到充分换热，即没有“过冷段”，汽水换热时不易将高温凝结水的温度降下来。

3.2 浮动盘管型换热器的检修问题

国现有的浮动盘管型容积式换热器大部分存在不能检修或很难检修的问题。图6（c)所示的立式浮动盘管型容积式换热器是净分水立管，无法进行维护清理。图6（a)、(b)、(d)所示产品虽然在容器端部加了一个可以拆开的大法兰，即浮动盘管可随大法兰盖抽出来，但工程实践中，因为一般设备间不可能那么高。也不可能有将容器躺下来再抽出盘管的地方。因此，这种型式的产品实际上也是抽不出盘管进行检修的。

图5所示浮动盘管是将水平螺旋管围绕中间的分水立管与集水立管布置。这种结构式的优点是可以加大螺旋管的旋转半径从而达到增大换热面积的目的。其构造有如串糖葫芦，中间只要有一根管出了问题，则整个管束都报废，无法更换，也无法采取其他补救措施。

对于浮动盘管型换热器需不需要检修的问题，下面谈谈个人的两点看法。