螺旋板式换热器在油脂加工中的应用

　　压厌器、螺换热器的设计愧工乍ame伽也酿讪我mM通道内设置的定距用先进魅bookmark2在加热煎炸油工艺流程中，螺旋板式换热器是利用高温热载体工质（导热油或蒸汽）快速提高煎炸油温度转换速率的专用热交换设备。该热工设备的合理选型和正确操作及维护是确保食用油达到工艺要求的煎炸温度，满足安全连续，保质、保量产出的关键环节。

　　1螺旋板式换热器的热交换机理在螺旋板式换热器中，两种温度及物性不同的介质分别经两条螺旋通道在间壁两边通过逆流、并流或错流操作，把高温侧的热能连续不断地传递到低温侧介质中，以得到满足不同工艺用途温度要求的介质。专门用于加热煎炸油的螺旋板式换热器是用蒸汽为热工质加热食用油的热交换设备食用油通过热交换吸收热能达到生产工艺需要的煎炸温度。该热交换过程是典型的蒸汽冷凝冷凝放出的潜热被另一侧的食用油所吸收宏观讲该过程主要是以蒸汽冷凝时发生相变提供热量的，也就是说蒸汽在蒸汽侧全长螺旋通道内的温度是恒定的，而食用油一侧介质温度则是沿全长螺旋通道不断吸热升温直至螺旋板式换热器出口处。就其热交换过程来讲它既不是逆流操作，也不是并流操作它应属于错流操作范畴。

　　饱和蒸汽加热无相变流体（食用油）应属于典型的冷凝器操作工况。因饱和蒸汽放热冷凝相变为液体的过程中，其比容、比热容、导热系数、介质黏度等都发生显著变化同时放出大量的潜热，就传热系数来讲该过程比无相变的传热系数要大，饱和蒸汽冷凝时冷凝液在壁面上形成一层凝液薄膜，其逐渐增厚后沿壁面下落，或者在壁面形成很多半珠状液滴逐渐凝聚成较大的液滴而成串下流。工程上称前者为膜状冷凝，后者为滴状冷凝，据有关资料介绍能形成滴状冷凝的传热系数比膜状冷凝要大10倍之多。对螺旋板式换热器来讲，由于其螺旋壁面曲率较管壳式换热器小，有形成大面积凝液珠状液滴流的可能，珠状液滴流沿壁面迅速下滑不断更新了被冷凝膜覆盖的壁面，从而减小了传热阻九易得到较高的传热系数，这正是螺旋板式换热器用作蒸汽冷凝时传热效率高于其他换热器的优点之一。

　　用过热蒸汽加热无相变流体，宏观讲其热交换过程应包了一个无相变蒸汽冷却过程。这就是说，过热蒸汽在进入螺旋板式换热器后，首先需要一定的冷却面积吸收其显热，由于该过程在未形成相变前进行，故壁面上无凝液，其传热系数较小，再就是其比热也低于液体，因此在等同条件下螺旋板式换热器使用过热蒸汽的传热效率远不及使用饱和蒸汽经济合理。

　　2专用系列螺旋板式换热器结构说明针对加热煎炸油工艺流程中油品的物理化学特性及多年来实际使用情况，我公司设计的专用系列螺旋板式换热器统一采用不等通道结构，即蒸汽冷凝侧通道间隙为10mm食用油侧通道间隙为18mm.为适应两种介质的流动特性及蒸汽冷凝过程机理，对专用系列螺旋板式换热器进出口的走向位置都做了改进设计。通道间隙的设计考虑如下：蒸汽侧主要是蒸汽的冷凝且蒸汽较干净通道间隙取10mm已能满足工艺要求；对于食用油侧主要考虑到大部分厂家用的是棕榈油，该油品的动力黏度随温度变化相差极大，由此引起的阻力降范围较宽，再就是食用油在返回到螺旋板式换热器时有可能带有煎炸物碎渣等炭化物杂质，因此通道间隙设计为18mm.尽管如此，有的厂家仍然会出现煎炸物碎渣等炭化物杂质严重沉积堵塞通道的情况（这种情况在返厂维修的螺旋板式换热器中均被证实）这里要强调说明的是，工程设计时在进入螺旋板式换热器的油回路系统中一定要设置过滤装置，特别是不能保证连续开工运行的厂家更应经常检查回路油品的干净清洁程度。对上述问题我们的改进建议是：在螺旋板式换热器食用油通道侧容易沉积杂质的部位增加DN150清理孔，供用户定期清理沉积物，以保证设备正常使用。建议用户在确保回路油品干净清洁上采取有效措施，任何一台设备都会有相对要求严格的环节，制造厂增加清理孔也只能是一个补救措施，用户对设备的有效维护以及严防杂质带入才是保证设备佳操作运行的根本。

　　在设计和制造质量方面，我公司专用系列螺旋板式换热器，螺旋板均采用整张优质卷板落料卷制，螺旋体中无拼接焊逢，螺旋体卷制采用特制的回点螺旋线芯模曲率均匀拐点圆弧过渡无应力集中，独到的卷制技术能有效避免螺旋体内的各种加工缺陷，从而确保两通道介质不出现因加工制造带来内部窜漏的隐患。特别是不锈钢系列螺旋板式换热器，柱采用精制机加工成形。这一新技术的应用既提高了定距柱排布度，又提高了定距柱与螺旋板的焊点牢固性，显著地改善了螺旋体的整体刚度和稳定性。

　　3专用系列螺旋板式换热器设备使用说明在制订操作制度时应严格规定开机、停机以及热备状态时的操作步序。初开机时冷、热介质温差比较大，食用油侧油的黏度较大，相对阻力也较大，故油流量不宜过大，蒸汽侧也不宜立即升到大操作压力。一般开（停）机的步序是：首先接通蒸汽侧进行低压热吹扫，使设备温度升至能满足食用油流动条件后接通食用油一侧，经灌油，调整流量及升压等过程，待冷流体循环开通后，再进行蒸汽一侧升温、升压步序。其顺序是：逐渐调整疏水阀流量及缓慢升温、升压等操作，待蒸汽侧循环正常后才完成开机步序（停机时则反向按上述步序进行）。对于热备状态，我们建议热备时间不宜过长，否则可能引起食用油侧杂质沉积或油的黏度增大导致油流不畅，再启动时蒸汽侧升温、升压也不宜过猛。对热工设备来讲好是不设置热备，一直连续运行，当然规定的定期维护保养除外。

　　规定严谨的操作步序其主要原因是，被加热介质温度较低，而蒸汽侧的温度和压力都相对较高，当二者温差悬殊时，容易引起材料膨胀不一，导致局部温差应力增大，造成本体及螺旋通道的强度、刚度超限。其后果是轻者产生局部焊缝开裂，重者螺旋通道失稳被压瘪等一系列失效问题。对于焊缝开裂一般可以修复，螺旋通道失稳或压瘪就难以修复，一般被认为是无法挽回的操作事故。螺旋通道凸面受压失稳或压瘪具有突然瞬时发生且隐蔽的特点，其特征是沿螺旋体轴向出现内折波，波顶位于另一侧通道两定距柱间距中心的软肋部位，严重时会同时产生多个波型。一但失稳整个螺旋体的刚度就会失去，这种失效在螺旋板式换热器两通道压力差不大时难以发现，但当蒸汽侧压力高于食用油侧压力时就会出现油流量明显减少，不能满足生产需要，严重时不能出油，该设备彻底失效。

　　新设备首次运行时一定要严格操作步序，认真观察设备在各个步序进行过程中有无异常，尽量减小两通道的温差和压差，正确调节和控制好温度的变化，缓慢进行，尤其是试车过程中一定要慎重操作，否则将会造成不可挽回的损失和后果，给用户或生产厂家带来很多麻烦。螺旋板式换热器属于国家《压力容器安全技术检察规程》中明确规定的监检产品，所以该产品的安装、使用管理与修理改造都必须严格遵守定制订相关科学合理的操作制度、定期保养制度和岗位责任制度及人员培训制度。

　　4结束语用饱和蒸汽加热油工艺中使用的螺旋板式换热器是专业性较强的热工设备了解该设备的热交换机理、设计思想、结构特点和掌握正确操作、使用管理、建立科学完善的工作责任制度是尤为重要的。希望文中所强调的重点说明和建议能够对广大相关专业设计配套和用户提供抛砖引玉的帮助。