Principales factores y medidas preventivas del fallo de los intercambiadores de calor de placas

Principales factores y medidas preventivas del fallo de los intercambiadores de calor de placas

En intercambiador de calor de placas es un nuevo tipo de intercambiador de calor de alta eficiencia. Tiene las características de alta eficiencia de intercambio de calor, pequeña pérdida de calor y estructura compacta y ligera. Pero su uso también falla debido a la junta de estanqueidad, el bloqueo, las incrustaciones y la corrosión del medio utilizado. Este artículo analiza las causas y medidas preventivas del fallo del condensador de placas.

¿Qué es un intercambiador de placas?

El intercambiador de calor de placas es un nuevo sistema de alto rendimiento intercambiador de calor compuesto por una serie de chapas metálicas con una determinada forma ondulada apiladas entre sí. Entre varias placas se forma un canal rectangular delgado para el intercambio de calor a través de medias placas. Los intercambiadores de calor de placas son ideales para el intercambio de calor entre líquido-líquido y vapor líquido. Tiene las características de alta eficiencia de intercambio de calor, pequeña pérdida de calor, estructura compacta y ligera, pequeña huella, cómoda instalación y limpieza, amplia aplicación y larga vida útil. Bajo la misma pérdida de presión, su coeficiente de transferencia de calor es de 3 a 5 veces mayor que el del intercambiador de calor tubular, cubriendo un tercio de la superficie del intercambiador de calor tubular, y la tasa de recuperación de calor puede ser tan alta como 90%. Como equipo de intercambio de calor compacto y eficiente, los intercambiadores de calor de placas han sido ampliamente utilizados en muchos campos industriales en China y han logrado importantes beneficios económicos. Sin embargo, el fracaso de los intercambiadores de calor de placas también causa ciertas pérdidas económicas a nuestros usuarios, principalmente debido a la falla de sellado, bloqueo de incrustaciones, y la corrosión, haciendo que el intercambiador de calor no pueda funcionar eficazmente.

1. Análisis de las causas de fallo de las juntas y medidas preventivas pertinentes

Las principales causas de fallo de las juntas son la presión, la temperatura, el tiempo y las condiciones de funcionamiento.

1.1 Presión

Los tipos de intercambiadores de calor de placas incluyen los desmontables y los sellados. Por ejemplo, cuando se utiliza un intercambiador de calor de placas desmontable a la presión de trabajo nominal, las fugas están relacionadas principalmente con cargas de impacto anormales en el sistema, que los operadores no detectan fácilmente, salvo por la calidad de fabricación del equipo. El impacto provoca un aumento instantáneo de la presión, que puede ser de 1 a 3 veces superior a la presión normal, lo que hace que la junta de estanqueidad instalada en el intercambiador de calor de placas se desplace y provoque un fallo de estanqueidad. Además, como los componentes de transferencia de calor del equipo están hechos de placas finas formadas de una sola vez, con un grosor de 0,5-0,8 mm, la rigidez de sellado y la capacidad de soporte podrían ser mejores. Además, algunas placas de intercambio de calor tienen una circunferencia más larga y una resistencia al impacto relativamente pobre, mucho peor que otros intercambiadores de calor, como los tubulares.
Deben tomarse las medidas preventivas correspondientes: en función de la presión de funcionamiento, aumentar la presión de diseño del equipo a 1,5-2 veces la presión de funcionamiento; deben realizarse esfuerzos para evitar fenómenos de impacto en el sistema durante su uso; en circunstancias especiales, deben tomarse medidas para aumentar el grosor de la placa.

1.2 Temperatura

El cambio rápido de temperatura también provoca fallos en el sellado. Cuando la temperatura cambia demasiado rápido, el coeficiente de dilatación de la junta de estanqueidad no coincide con la deformación elástica y la fuerza de preapriete de la junta, lo que provoca una disminución de la fuerza de preapriete de la junta y hace que el equipo soporte una presión de trabajo inferior a la nominal.
Para ello, deben tomarse las siguientes medidas: el aumento de presión y el aumento de temperatura deben ser lo más lentos posible durante el funcionamiento del equipo; diseñar un muelle de precarga de compresión en el perno de sujeción para compensar los cambios de precarga.

1.3 Tiempo

El problema con el tiempo de servicio de los intercambiadores de calor de placas es que a medida que aumenta el tiempo de servicio, el material del junta de estanqueidad también envejecerá. Esto provocaba los efectos de sellado y estanqueidad de los intercambiadores de calor de placas.
Por esta razón, la junta de estanqueidad de material adecuado debe seleccionarse en función de las características del material, y deben utilizarse diferentes juntas de estanqueidad en función de las diferentes condiciones de uso.

1.4 Condiciones de funcionamiento

Las diferentes condiciones del medio de proceso también pueden causar fallos de estanquidad. La temperatura del vapor de sobresaturación provocará el fallo de la junta en poco tiempo. El vapor saturado a la misma temperatura puede formar una película de agua en la superficie de la junta, que puede protegerla.
La elección del medio de proceso adecuado en función de la situación de funcionamiento también puede evitar averías en el intercambiador de calor de placas.

2. Análisis de las causas de bloqueo e incrustación y medidas preventivas correspondientes

2.1 Bloqueo

El espacio de flujo del intercambiador de calor de placas es relativamente pequeño, de unos 2,5-6 mm. Las partículas y los residuos con un diámetro superior a 1,5-3 mm pueden obstruir fácilmente el canal, provocando un cambio brusco en la caída de presión del equipo, una disminución del caudal, una reducción de la eficacia del intercambio de calor y un fallo fácil del equipo. Se pueden tomar medidas preventivas instalando un filtro o dispositivo de lavado a la entrada del medio y limpiándolo o tratándolo periódicamente.

2.2 Escala

Tras el uso del intercambiador de calor de placas, se producen incrustaciones debido a la transferencia de calor o al medio refrigerante, que pueden reducir el coeficiente de transferencia de calor del intercambiador de calor de placas e incluso bloquear el canal de placas en casos graves. El intercambiador de calor de placas está diseñado con muchos contactos de apoyo para proporcionar soporte de presión para el flujo del medio. Su efecto secundario es provocar el estancamiento local del fluido y la formación de suciedad. Con el tiempo y a temperaturas adecuadas, los iones de calcio y magnesio del agua de refrigeración precipitan y aumentan continuamente, formando una incrustación en forma de panal.
Aunque las causas de la obstrucción y las incrustaciones son distintas, los efectos son los mismos. Las medidas preventivas son las siguientes: los intercambiadores de calor de placas no deben utilizarse en materiales sucios o propensos a la formación de incrustaciones; no se debe utilizar agua no descalcificada como medio de refrigeración; y debe haber requisitos de temperatura pertinentes para evitar zonas de temperatura sensibles en las que precipiten iones de calcio y magnesio. Además, cuando se implante un nuevo sistema, el intercambiador de calor debe separarse del sistema y hacerse circular durante algún tiempo antes de utilizarlo.

3. Corrosión Análisis de las causas de fallo y medidas preventivas

En fallo por corrosión tipos de intercambiadores de calor de placas incluyen picaduras, corrosión por hendiduras, agrietamiento por corrosión bajo tensión, corrosión uniforme y otros fallos de corrosión. La corrosión es un fenómeno químico complejo, como la corrosión por picaduras de óxido o incrustaciones en la superficie de las placas; la corrosión por hendiduras causada por el fondo de la ranura de la junta de sellado o el sellado de las placas; la corrosión uniforme de todas o la mayoría de las superficies metálicas en contacto con el medio.
Deben adoptarse las siguientes medidas preventivas eficaces: selección correcta de los materiales de las placas; limpieza periódica de la suciedad para alterar las condiciones y el desarrollo de la corrosión; selección de adhesivos que no contengan cloro.

4. Análisis de motivos y medidas para el diseño, la fabricación y la instalación

Debido a las características de eficiencia y ahorro de energía de los intercambiadores de calor de placas son ampliamente utilizados en muchos campos, y los medios procesados son diversos. En el proceso de producción, las condiciones son diferentes y diversas. La selección de las juntas es crucial. Si la selección no es adecuada, el material no puede cumplir con las propiedades físicas del medio de proceso, y la elasticidad es pobre, lo que resulta en el desprendimiento de la almohadilla, el alargamiento, la deformación, el envejecimiento y la fractura durante el uso.
La tensión residual generada durante el estampado en el proceso de fabricación de las chapas puede provocar corrosión bajo tensión cuando se utilizan en entornos corrosivos, causando directamente daños a las chapas.
La superficie de la placa es irregular, lo que dificulta la instalación y alineación del equipo durante la instalación, el uso y el mantenimiento, provocando una fuerza de compresión desigual, afectando al sellado y causando fugas.
En este sentido, es aconsejable instalar la alineación tanto como sea posible durante la instalación para asegurar una fuerza de compresión uniforme para mantener la compresión y evitar fugas durante el uso.

5. Conclusión

Se analizaron las causas de los fallos de los intercambiadores de calor de placas y se propusieron las medidas preventivas correspondientes. Durante el proceso de uso, deben formularse las correspondientes medidas preventivas y de mantenimiento para que los intercambiadores de calor de placas desempeñen el papel que les corresponde.