冰淇淋机冷凝器的结垢原因及处理

冰淇淋机冷凝器的结垢原因及处理沈学明（淮海工学院海洋学院，江苏连云港222042）0前言冰淇淋机冻结器是冰淇淋生产中的关键装置之一，能否正常工作，直接影响冰淇淋的品质。冻结器工作一定时间后，水冷式冷凝器的表面会结垢，无形中增加了管壁厚度，由于冷凝器钢壁的导热系数A较大U今0WAm°k）），而水垢的导热系数X很小U=1.2~1.4WAm°k）），只有前者的2.4%~2.8%这样就增加了冻结器冷凝器管壁的传热热阻，使冷凝器的冷凝效果弱化，冻结器的制冷效果下降，经冻结的冰淇淋达不到出料温度（一5 7°C），无法成形或成形不理想，严重影响了冰淇淋的品质。结垢严重时还能使冷却管堵塞。

据资料统计，冷凝器水侧表面1.5mm的水垢，会造成冷凝温度升高2.8C左右，使制冷系统的功耗增加9% ~10%，从而增加了企业的运行成本。结垢还会腐蚀设备，缩短设备的使用寿命，所以一般壳管式冷凝器使用1~2年后，必须除垢，以保证系统的正常运行。

1冻结器冷凝器的结垢机理冰淇淋冻结器冷凝器水侧结垢的原因是多方面的：多组分过饱和溶液中盐类的结晶析出；不同分散度的一些物质固体颗粒的粘结；有机胶状物和矿质胶状物的沉积；某些物质的电化学腐蚀以及微生物产生等。这些混合沉淀形成了污垢，其中冷却水中的溶解盐类（如重碳酸盐、硫酸盐、磷酸盐、氯化物、硅酸盐等）产生固相沉淀是结垢的主要原因，其形成固相沉淀的条件是：随着温度的升高，某些盐类的溶解度下降，如：Ca（HCO3随着水分的蒸发，水中溶解盐类的浓度增高，一些盐被析出；被加热的冷却水中产生化学反应，或者某些离子形成另一些难溶的盐类离子。

具备上述条件的某些盐类，首先在冻结器冷凝器水侧的金属表面沉积出原始胚芽，然后逐渐变成颗粒，具有潜晶形或无定形结构，互相聚附，形成结晶或聚团。

重碳酸钙（镁）盐类是引起冷却水侧结垢的主要因素。这是因为重碳酸钙（镁）盐在加热过程中分解为碳酸钙（镁）、二氧化碳和水，而碳酸钙（镁）的溶解度较低，所以在冻结器冷凝器水侧的金属表面沉积下来。Ca（HCO3）个冷却水通过冷却塔时相当于一个曝气过程，溶解在水中的CO2逸出，因此水的pH值会升高，此时，重碳酸盐在碱性条件下会发生如下反应：士+2H2O+CO32―当水中有氯化钙时，会产生下列置换反应：如水中有适量磷酸盐时，磷酸根与钙离子产生磷酸钙，其反应为：的溶解度随着温度的升高而降低，因此，在冻结器冷凝器的传热表面上，这些微溶性盐很容易达到过饱和状态而从水中结垢析出。当水流速度较小或传热表面较粗糙时，这些结晶沉积物就容易沉积在传热表面形成水垢。

这些水垢都是由无机盐组成，结晶致密，比较坚硬，故又称无机垢或硬垢，它们通常牢固地附着在冻结器冷凝器的传热表面上，不易被水冲洗掉。

另外，不溶性盐类的泥状物、胶状氢氧化物、腐蚀产物、杂质碎屑（颗粒细小的泥沙、尘土、铁锈、氧化皮）、油污、菌藻的尸体及粘性分泌物等组成的污垢，本身不会形成硬垢，但它们在冷却水中起到CaC3微结晶的晶核作用，这就加速了CaC3结晶析出的过程。当含有这些物质的水流经冻结器冷凝器的传热表面时，容易形成污垢沉积物，特别是在流速较慢的情况下，污垢沉积物更多。这些沉积物一般体积较大，质地疏松稀软，故又称为软垢，它们是引起垢下腐蚀的主要因素。

当防腐措施不当时，冻结器冷凝器的传热表面经常会有锈瘤附着，其外壳坚硬，内部疏松多孔，且分布不，它们常与水垢、微生物粘泥等一起沉积在传热表面。

这些锈瘤状腐蚀产物形成的沉积物，除了影响传热外，更严重的是助长了某些细菌的繁殖，最终导致传热表面腐蚀而穿孔泄漏。

2冻结器冷凝器常用的除垢方法冻结器冷凝器的除垢方法通常有手工清洗、机械清洗、电子除垢和化学清洗4种。

2.1手工清洗手工清洗是用钢丝刷在冷凝器的传热管内来回拉刷，同时再用略小于传热管内径的圆棒在管内反复拉捅，边拉捅边用水清洗。此法简单，但劳动强度大，且不易清洗干净。

2.2机械清洗机械清洗是以刮刀滚刮，将专用刮刀一端接在软轴上，另一端接在电动机轴上，操作时把刮刀插入冷凝器的传热管内，启动电动机，使专用刮刀在传热管内边滚边舌刮并用自来水冲洗，使刮下的水垢或其它沉积物随压力水冲掉（此法仅适用于钢制传热水管）。

上面两种方法都属物理清洗，其优点是可以省去化学清洗所需要的费用，同时避免了化学清洗后清洗废液的处理和排放问题，不易引起冷凝器的腐蚀。缺点是此法需要把冷凝器的两端盖拆下后进行，清洗操作比较费工，操作不当还容易引起冷凝器表面损伤。因此，在进行清洗操作时，必须注意保护冷凝器传热管端的焊口，以防抖动震松焊口。

2.3化学清洗化学清洗是通过化学清洗液的作用，使冻结器冷凝器传热管表面的水垢和其它沉积物溶解、脱落或剥离的一类方法。此法的特点是清洗时间短，除垢彻底干净，是目前使用最广、最有效的清洗方法。化学清洗循环见进行清洗操作前，首先关闭冷凝器的进、出水阀门，放尽冷凝器内的水分，在冻结器冷凝器的冷却水进、出管道上各焊接一个尺寸合适的阀门（清洗结束后此阀门留在管道上，待下次清洗时再次使用），把清洗桶（槽）和耐酸栗与冷凝器连接成一个临时闭合回路，然后按照一定的比例（按循环水量的1020%）将清洗液倒入清洗桶（槽），启动耐酸栗，使清洗溶液强制循环1浸泡3~6h水垢和其它沉积物由于受到清洗溶液的化学作用和冲刷作用而溶解和脱落。

清洗溶液选用市售的水垢清除剂（克垢），此产品内含强力清洁剂，高效缓蚀剂及高能镀膜剂，对水垢和其它沉积物具有彻底的清洁功能；并对金属无腐蚀作用，还能在清洗结束的金属表面形成保护膜，清洗后无需进行酸碱中和处理，只需用自来水冲洗即可。

2.4电子除垢电子除垢是使冷却水通过电子水处理仪清除水垢的方法，即在冷凝器的进水管道上安装使用电子水处理仪，见。

其工作原理是利用电子仪器产生高频电子信号，使水经过水处理仪后其物理结构发生变化，原来的缔合链状大分子断裂成单个的水分子，溶解盐的正负离子被单个水分子包围，运动速度降低，有效碰撞次数减少，静电引力下降，从而在受热管壁上无法结垢，达到防垢目的。

同时，由于水分子的偶极距增大，使水中溶解盐的正负离子的吸合能力增大，其结果使受热管壁上原来的水垢变得松软、脱落，因此又具有除垢作用。

另外，溶解于水中的氧经过高频电磁场处理，成为惰性氧，抑制铁锈生存，切断微生物的氧气来源，达到防腐阻蚀、杀菌灭藻的作用。

3结语综上所述，冰淇淋冻结器冷凝器水侧一旦形成污垢，就会导致冷凝器的传热效果弱化，使冻结器的制冷效果下降。结垢还会造成冷凝压力升高，使冻结器的耗能增加；同时结垢还能腐蚀设备，减少设备的使用寿命。

因此，必须定期进行冷凝器的除垢处理，保证冰淇淋冻结器能够正常运行，使企业获得最大的经济利益。