管壳式换热器的优化设计
管壳式换热器是广泛应用于各个领域的工业设备,在国民经济中具有非常重要的作用,管壳式换热器的效率问题是设计工作的核心。本文利用优化设计原理,建立了以管壳式换热器优化设计模型。壳体的温度为壳程的实际操作温度、换热管的温度为壳体侧与管程侧的梳理成效。分析了影响年总费用的因素,编制了管壳式换热器优化设计计算机程序。后给出了一个计算实例说明优化设计程序的使
立式管壳式换热机组定制
管壳式换热器的优化设计
管壳式换热器是广泛应用于各个领域的工业设备,在国民经济中具有非常重要的作用,管壳式换热器的效率问题是设计工作的核心。本文利用优化设计原理,建立了以管壳式换热器优化设计模型。壳体的温度为壳程的实际操作温度、换热管的温度为壳体侧与管程侧的梳理成效。分析了影响年总费用的因素,编制了管壳式换热器优化设计计算机程序。后给出了一个计算实例说明优化设计程序的使用。
热交换器是进行热交换操作的通用工艺设备,被广泛应用于各个工业部门,尤其在石油、化工生产中应用更为广泛。换热器分类方式多样,按照其工作原理可分为:直接接触式换热器、蓄能式换热器和间壁式换热器三大类,其中间壁式换热器用量,据统计,这类换热器占总用量的99%。缺点是检修和清洗管程的换热管内时，需将管箱上的接管法兰和设备法兰拆开，并取下整体管箱。间壁式换热器又可分为管壳式和板壳式换热器两类,其中管壳式换热器以其高度的可靠性和广泛的适应性,在长期的操作过程中积累了丰富的经验,其设计资料比较,在许多都有了系列化标准。近年来尽管管壳式换热器也受到了新型换热器的挑战,但由于管壳式热交换器具有结构简单、牢固、操作弹性大、应用材料广等优点,管壳式换热器目前仍是化工、石油和石化行业中使用的主要类型换热器,尤其在高温、高压和大型换热设备中仍占有优势。
热管换热器的结构型式
热管换热器的结构型式有整体式和分离式,整体式换热器冷热侧在同一壳体内,热管两头加有封头,换热工质在同一管内循环流动;而分离式是整体式的一种演变,它通过外联管将蒸发段与冷凝段连接起来,实现远程传热,便于现场的灵活布置。如图3。
热管的用途及其在石化工业上的运用
热管换热器已成功地在石化工业上用做空气(煤气)换热器、省煤器、蒸汽发生器。各种型式的热管换热器都为企业增效节能起了很大的作用,因此,作为一种换热设备其作用正日益被各石化企业所重视。为进步管内流体速度，可在两头管箱内设置隔板，将悉数管子均分红若干组。目前,江苏中圣石化工程有限公司生产的各种热管换热器及热管换热元件已得到扬子石化、上海金山石化、齐鲁石化、高桥石化、大连石化、大连西太平洋、乌石化、九江石化、金陵石化等大型石化企业的认同,为提高各石化企业经济效益做出了一定的贡献,并将继续一如既往地为我国的石化企业尽自己力量,并使热管这一传热元件的优越性进一步得到发挥。
管壳式换热器传热机理
一般来说，管壳式换热器制造容易，生产成本低，选材范围广，清洗方便，适应性强，处理量大，工作可靠，且能适应高温高压。碳钢和不锈钢在浓度为50%左右的硫酸中腐蚀严重，而当浓度增加到60%以上时，腐蚀反而急剧下降。虽然它在结构紧凑性、传热轻度和单位金属消耗量方面无法与板式和板翅式换热器相比，但它由于具有前述的一些优点，因而在化工、石油能源等行业的应用中仍处于主导地位。
管壳式换热器是把管子与管板连接，再用壳体固定。它的型式大致分为固定管板式、釜式浮头式、U型管式、滑动管板式、填料函式及套管式等几种，前面我们简要介绍过。
根据介质的种类、压力、温度、污垢和其他条件，管板与壳体的连接的各种结构型式特点，传热管的形状和传热条件，造价，维修检查方便等情况来选择设计制造各种管壳式换热器。
换热器分类：
管壳式换热器根据结构特点可分为下列两类。
1.刚性结构的管壳式换热器：这种换热器又成为固定管板式，通常可分为单管程和多管程两种。它的优点是结构简单紧凑、造价便宜和应用较广；缺点是管外不能进行机械清洗。
2.具有温差补偿装置的管壳式换热器：它可使受热部分自由膨胀。该结构形式又可分成：
① 浮头式换热器：这种换热器的一端管板能自由伸缩，即所谓“浮头”。他适用于管壁和壳壁温差大，管束空间经常清洗。但它的结构较复杂，加工制造的费用较高。
② U形管式换热器：它只有一块管板，因此管子在受热或冷却时，可以自由伸缩。这种换热器的结构简单，但制造弯管的工作量较大，且由于管子需要有一定的弯曲半 径，管板的利用率较差，管内进行机械清洗困难，拆换管子也不容易，因此要求通过管内的流体是清洁的。而分离式是整体式的一种演变,它通过外联管将蒸发段与冷凝段连接起来,实现远程传热,便于现场的灵活布置。这种换热器可用于温差变化大，高温或高压的场合。
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