管壳式换热器是一种传统的标准换热设备,它具有制造方便、选材面广、适应性强、处理量大、清洗方便、运行可靠、能承受高温、高压等优点,在许多工业部门中大量使用。本文将对管壳式换热器的设计要点做系统的介绍。
管壳式换热器的设计是通过计算,确定经济合理的传热面积及换热器的其它有关尺寸,以完成生产中所要求的传热任务。
一、设计的基本原则
1、流体流径的选择流
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管壳式换热器是一种传统的标准换热设备,它具有制造方便、选材面广、适应性强、处理量大、清洗方便、运行可靠、能承受高温、高压等优点,在许多工业部门中大量使用。本文将对管壳式换热器的设计要点做系统的介绍。
管壳式换热器的设计是通过计算,确定经济合理的传热面积及换热器的其它有关尺寸,以完成生产中所要求的传热任务。
一、设计的基本原则
1、流体流径的选择流体流径的选择是指在管程和壳程各走哪一种流体,此问题受多方面因素的制约,下面以固定管板式换热器为例,介绍一些选择的原则。
(1)不洁净和易结垢的流体宜走管程,因为管程清洗比较方便。
(2)腐蚀性的流体宜走管程,以免管子和壳体同时被腐蚀,且管程便于检修与更换。
(3)压力高的流体宜走管程,以免壳体受压,可节省壳体金属消耗量。
(4)被冷却的流体宜走壳程,可利用壳体对外的散热作用,增强冷却效果。
(5)饱和蒸汽宜走壳程,以便于及时排除冷凝液,且蒸汽较洁净,一般不需清洗。
(6)有毒易污染的流体宜走管程,以减少泄漏量。
(7)流量小或粘度大的流体宜走壳程,因流体在有折流挡板的壳程中流动,由于流速和流向的不断改变,在低Re(Re>100)下即可达到湍流,以提高传热系数。
(8)若两流体温差较大,宜使对流传热系数大的流体走壳程,因壁面温度与α大的流体接近,以减小管壁与壳壁的温差,减小温差应力。
在选择流体的流径时,须根据具体的情况,抓住主要矛盾进行确定。
2、流体流速的选择流体流速的选择涉及到传热系数、流动阻力及换热器结构等方面。增大流速,可加大对流传热系数,减少污垢的形成,使总传热系数增大;但同时使流动阻力加大,动力消耗增多;选择高流速,使管子的数目减小,对一定换热面积,不得不采用较长的管子或增加程数,管子太长不利于清洗,单程变为多程使平均传热温差下降。
管壳式换热器膨胀节的形式较多,按截面的形状,有U 型、Ω形,S 型等,在固定管板式换热器中,采用较多也普遍的是U 形波形膨胀节。
U 形膨胀节主要由波形管、直边段两部分组成,需要时还可能设内衬筒,加强环等换热器用膨胀节也可分为单层和多层膨胀节。
a)对于固定管板换热器,在保障设计要求的承载能力,补偿呈刚度和疲劳寿命的前提下,应优先选用单层波形膨胀节。
b)在下列情况子下,可选用多层波形膨胀节;
1)须承受较高压力,且要求较大的位移补偿能力;
2)承受较高的疲劳寿命的要求;
采用多层波形膨胀节结构的特点如下:
1)柔性好,补偿能力高;
2)疲劳寿命比单层结构高;
3)结构紧凑,节省材料;
4)在高压情况下,不会突然,不易有危险性。
换热器一般按下述诸方面来归类:结构、传热整个过程、传热面的紧凑水准、常见原料、流动样子、分程情况、流体的相态和传热基本原理等。现如今详解列管换热器式列管换热器的相关归类情况。
1.按常见材料英语:
一般可分为金属材料高分子材料和非金属材料材料两类。
2.按传热面的特性归类:
根据列管换热器式列管换热器内传热管表面的模样可分为螺纹钢管、波纹软管、型管、表面多空管局、螺旋扁管、螺旋槽管、环槽管、纵槽管、翅管、螺旋绕管、翅片管散热器热管散热器换热器、锯齿形管换热器等。
3.按流体流动方式归类:
根据产品内流体流动的方式可分为并流、逆流和错流三种方式。这三种流动方式中,逆流比照其他流动方式,在同样标准下产品的附面层的电焊焊接地应力并不大,附面层两侧流体的传热温差十分大,因而是首先选择选用的方式。
4.按结构特点归类:
可分为固定不变管板式、浮头式、U型管式、卡套接头式拖拽管板式、多管板式、薄管板式等。
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