姚 彬

（中國中輕國際工程有限公司，北京，100026）

1 前言

在液體洗滌劑（如洗潔精、洗衣液等）的生產(chǎn)過程中，工藝軟水在產(chǎn)品配方中的含量占有較大比例，其中一定比例的常溫軟水還需要進(jìn)行加熱，因此，軟水的加熱成為了液體洗滌劑生產(chǎn)過程中的重要一步。

現(xiàn)有的液體洗滌劑生產(chǎn)大多都是間歇性操作。傳統(tǒng)工藝中，在軟水儲罐中安裝加熱盤管，通入蒸汽，從而加熱為熱軟水。這種加熱方式最大的弊端就是加熱時間長，不及時，需要提前進(jìn)行熱軟水的制備。由于間歇式加熱方式速度慢，熱軟水的供用量不適用大型生產(chǎn)裝置的需要。在最近幾年的生產(chǎn)工藝中，螺旋螺紋管換熱器逐漸代替了這種傳統(tǒng)的加熱方式，即直接將冷軟水通入螺旋螺紋管換熱器，瞬時加熱成為熱軟水。

2 優(yōu)勢

螺旋螺紋管換熱器具有以下優(yōu)勢：

2.1 換熱效率高，能充分利用蒸汽潛熱

盡管螺旋螺紋管換熱器體積小巧，但由于其獨(dú)特的螺旋纏繞結(jié)構(gòu)，氣態(tài)介質(zhì)在換熱管束中停留時間長，加熱更加充分。

2.2 換熱器體積小，安裝維護(hù)方便

傳統(tǒng)工藝中，需要根據(jù)液洗配制罐容積的大小以及同一時間的生產(chǎn)情況等相關(guān)條件，計(jì)算出生產(chǎn)一批液體洗滌劑所需要的熱軟水用量以及熱軟水制備時間，從而，確定熱軟水儲罐的體積，并且需要設(shè)置2個儲罐，一個為配制罐輸送溫度穩(wěn)定的熱軟水，另一個則進(jìn)行熱軟水的制備，因此熱軟水儲罐會占用較大的空間。螺旋螺紋管換熱器體積只有與其相當(dāng)?shù)囊话愎軞な綋Q熱器體積的1/5左右，節(jié)省空間，同時也因?yàn)轶w積小、重量輕，便于安裝、拆卸和清洗，減少了一次安裝及后期維護(hù)費(fèi)用，可以不設(shè)設(shè)備安裝基礎(chǔ)，直接與管道連接。加熱后的熱軟水只需要存放在一個體積比較小的緩沖罐內(nèi)即可，與傳統(tǒng)加熱方式相比，熱軟水儲罐的體積明顯減小，不僅節(jié)約了建筑空間，同時也節(jié)省了設(shè)備投資。

2.3 換熱系數(shù)高

換熱系數(shù)的高低反映了換熱器的性能優(yōu)越與否，在特定的工況下，螺旋螺紋管換熱器傳熱系數(shù)最高可以達(dá)到12000kcal/m2·℃·h。

表1

2.4 使用壽命長

螺旋螺紋管換熱器采用換熱管束最小間隙設(shè)計(jì)，有效消除了湍流抖振現(xiàn)象，延長了換熱器的使用壽命。

3 計(jì)算對比

在同樣的條件下，傳統(tǒng)盤管加熱方式和螺旋螺紋管換熱器的換熱面積的計(jì)算如下：

3.1 采用蒸汽盤管

已知條件見表1。

假設(shè)盤管的加熱時間為1h：

熱量Q=V×ρ×Cph(t出-t進(jìn))/t=15h1000h1h(50-19)/1=465000kcal/h

經(jīng)實(shí)際現(xiàn)場測量，得出傳熱系數(shù)K的范圍為500～1000kcal/m2·℃·h，

在此取其平均值：K=750 kcal/m2·℃·h

表2

需要蒸汽量=Q/H=465000/504.3=922.07kg/h

3.2 采用螺旋螺紋管換熱器

已知條件見表2。

熱量Q=WhCph(t出-t進(jìn))=15h1000h1h(50-19)=465000kcal/h

經(jīng)實(shí)際現(xiàn)場測量，得出傳熱系數(shù)K的范圍為3500~4000kcal/m2·℃·h，

在此取其平均值：K=3700 kcal/m2·℃·h

需要蒸汽量=Q/H=465000/504.3=922.07kg/h

由于兩種加熱方式的傳熱系數(shù)相差很大，因此，導(dǎo)致最終的換熱面積也有很大的不同。

4 結(jié)論

由上述計(jì)算可知，當(dāng)軟水的流量和加熱時間都在相同的情況下，螺旋螺紋管換熱器和盤管式加熱面積相比，前者的換熱面積僅為后者的五分之一。可見，螺旋螺紋管換熱器的加熱面積要小很多。因此，螺旋螺紋管換熱器可以大幅度提高制備熱軟水的效率，在短時間內(nèi)瞬時加熱，即可達(dá)到設(shè)定的溫度。