管壳式换热器设计所需考虑的因素
换热设备的类型很多,对每种特定的传热工况,通过优化选型都会得到一种的设备型号,如果将这个型号的设备使用到其他工况,则传热的效果可能有很大的改变。因此,针对具体工况选择换热器类型,是很重要和复杂的工作。对管壳式换热器的设计,有以下因素值得考虑。
流速的选择
流速是换热器设计的重要变量,提高流速则提高传热系数,同时压力降与功耗也
盘管管壳式换热机组生产厂家
管壳式换热器设计所需考虑的因素
换热设备的类型很多,对每种特定的传热工况,通过优化选型都会得到一种的设备型号,如果将这个型号的设备使用到其他工况,则传热的效果可能有很大的改变。因此,针对具体工况选择换热器类型,是很重要和复杂的工作。对管壳式换热器的设计,有以下因素值得考虑。
流速的选择
流速是换热器设计的重要变量,提高流速则提高传热系数,同时压力降与功耗也会随之增加,如果采用泵送流体,应考虑将压力降尽量消耗在换热器上而不是调节阀上,这样可依靠提高流速来提高传热效果。
采用较高的流速有两个好处:一是提高总传热系数,从而减小换热面积;二是减少在管子表面生成污垢的可能性。但是也相应的增加了阻力和动力的消耗,所以需要进行经济比较才能后确定适宜的流速。
此外在选择流速上,还必须考虑结构上的要求。为了避免设备的严重磨损,所算出的流速不应超过允许的经验流速。
管壳式换热器
折流板
折流板的作用
a)增加壳程管间的介质流速,提高传热效果。
b)对换热管起支承作用。
c)调整折流板间距,对避免管束诱发振动有一定的作用。
折流板的形状
常用的折流板和支持板的形状有弓形和圆盘-圆环形两种。此外根据需要还有其它形式的折流板和支持板,如矩形孔圆板和矩形挡板等,见图所示:
a) 单弓形折流板(图 a):是常采用的一种形式,其形式简单,但压降较大。
1) 上下排列(水平切口)即指物料进口与弓形缺口是成垂直设置的,以造成介质的剧烈扰动来增大传热系数。
2) 左右排列(竖直缺口)是指物料进口与弓形缺口是成平行设置的。多用于卧式冷凝器或蒸发器,便于冷凝液和气体的流动。
3) 转角排列,一般用于换热管正方形排列,可使流体形成湍流,以提高传热效率。
b) 双弓形(图b)和三弓形折流板(图c):适用于壳程流量较大的物流,或壳程流体为密度低的低压时,此时压降会有大的下降,而传热系数的下降要小得多;同时这种形式还有利于防止介质流动过程中诱发的振动。
c)圆盘—圆环形折流板(图d):由圆盘和圆环交错排列,介质流动特征是与轴心对称。
d)矩形折流板(图e):矩形折流板可横放,也可竖放,而横放一般用于壳程介质为气相时,竖放用于壳程介质为液相或有冷凝液的场合。这两种形式通常在大直径和大流量情况下采用。
膨胀节的设置
在固定管板换热器中,由于管程内流体与管程流体之间具有温差,而换热器和壳体与管版固定连接,这样在使用状态时,壳体与管子之间有膨胀差存在,壳体和管子受 到轴向载荷。为了避免壳体和换热器破坏、换热器失稳、换热管从管板上拉脱,就应设置膨胀节,以降低壳体和换热器的轴向载荷。
一般在壳体和换热器壁温差较大时,需考虑设置膨胀节,在管板计算中,按有温差的各种共况计算出σt、σc 、q ,其中有一个不合格时,就需增加膨胀节。
σt——换热管轴向应力
σc——壳程圆筒轴向应力
q——换热管与管板连接的拉脱力
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