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
钢制管壳式换热器选型
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。
工业生产换热器一般按以下诸方面来归类:构造、传热全部全过程、传热面的紧凑型水平、普遍原材料、流动模样、分程状况、液體的相态和传热基本概念等。目前详细说明列管式式换热器的有关归类状况。
1.按普遍材料英语:
一般可把换热器分成金属复合材料纤维材料和非金属材质原材料两大类。非金属材料材料的换热器关键有陶瓷器换热器、塑胶换热器、煅后石油焦换热器和钢化夹胶玻璃换热器等。
2.按传热面的特点归类:
依据列管式式换热器内传热管表面的样子可分成螺纹钢管换热器、波纹软管换热器、异型钢换热器、表面多空管局换热器、螺旋式扁管换热器、螺旋式槽管换热器、环槽管换热器、纵槽管换热器、翅管换热器、螺旋式绕列管式换热器、翅片管散热器热管散热器热管散热换热器、内插物换热器、锯齿状管换热器等。
3.按液體流动方式归类:
依据列管式式换热器内液體流动的方式可分成并流、倒流和错流三种方式。这三种流动方式中,倒流对比别的流动方法,在一样规范下换热器的附面层的电弧焊接电焊焊接应力场少,附面层两边液體的传热温度差非常大
,因而是挑选采用的方式。
4.按结构特点归类:
可分成固定不动不会改变管板式、浮头式、U型管式、卡套接头式、拖动管板式、多管板式、薄管板式等。
管式换热器的使用方法介绍具体如下:
1卧式壳程冷凝膜传热系数要比立式管内或管外的膜传热系数高数倍,同时不凝物不会在死角积累起来不易排出。
2冷却水走管内便于清扫水垢。水走管内容易保证有较高的流速,这对降低水垢生成的速度与提高水膜的传热系数都有好处。
3卧式列管式冷凝器使低层管子处于冷却水进口处,而使冷凝液积于底层,以便降低冷凝液的温度。外表冷凝系统中,对冷凝液进一步冷却很重要,如果冷凝系统中的温度较高,一接触空气有机气体就会有大量挥发,一般冷凝液的入口温度要求在60℃或更低。当然也可以增加一个单独的冷却器,不过这样要增加费用。
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