气蚀是流体在高速流动时,因局部压力低于介质饱和蒸气压而产生气泡,气泡破裂时对设备表面造成冲击、腐蚀的现象。对于艾克森板式换热器来说,高流速流体是否产生气蚀,需要结合流体特性、流速范围、换热器结构综合判断,明确气蚀的产生条件与影响,可有效避免设备损伤。
1.需明确板式换热器中高流速流体产生气蚀的前提条件:一是流体温度与压力匹配不当,如果流体温度较高,即使流速适中,局部压力降低也易达到饱和蒸气压;二是流速过高且局部存在节流结构,板式换热器的板片波纹、入口转角处易形成局部湍流,当流速超过3.0m/s时,湍流区域的压力会显著下降,如果此时压力低于介质饱和蒸气压,就会产生气泡;三是介质含气或易挥发,如含溶解气体的水、低沸点有机溶剂,在高流速下更易释放气体形成气泡,进而引发气蚀。
2.分析气蚀的实际影响:如果高流速流体满足上述条件,会在板片表面产生气蚀,具体表现为:一是板片腐蚀损伤,气泡破裂时会产生局部高压,反复冲击板片表面,导致表面金属剥落,形成蜂窝状凹坑,降低板片强度,缩短使用寿命;二是换热效率下降,气泡会占据板片换热面积,阻碍流体与板片的热量交换,同时气泡破裂产生的湍流会扰乱流体流动,导致换热系数下降15%-25%;三是振动与噪声,气泡破裂时会产生高频振动,传递至整个设备,伴随刺耳的爆裂声,长期振动会导致螺栓松动、密封垫片移位,进一步加剧泄漏风险。
3.需特别说明的是,板式换热器的设计流速通常控制在0.8-2.5m/s之间,在此范围内,即使是水、乙二醇等常见介质,也不易产生气蚀;如果因工艺需求需提高流速,那么需通过优化板片结构、降低流体温度、提高系统背压等方式,以免局部压力过低。
高流速流体在艾克森板式换热器中可能产生气蚀,但需满足特定条件,大家可以通过合理设计与操作进行有效规避。
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