管壳式换热器设计所需考虑的因素
换热终温的确定
换热终温一般由工艺过程的需要确定。当换热终温可以选择时,其数值对换热器是否经济合理有很大的影响。在热流体出口温度与冷流体出口温度相等的情况下,热量利用效率,但是有效传热温差,换热面积。
另外,在确定物流出口温度时,不希望出现温度交叉现象,即热流体出口温度冷流体出口温度。
设备结构的选择
对于一定的
盘管管壳式换热器型号
管壳式换热器设计所需考虑的因素
换热终温的确定
换热终温一般由工艺过程的需要确定。当换热终温可以选择时,其数值对换热器是否经济合理有很大的影响。在热流体出口温度与冷流体出口温度相等的情况下,热量利用效率,但是有效传热温差,换热面积。
另外,在确定物流出口温度时,不希望出现温度交叉现象,即热流体出口温度冷流体出口温度。
设备结构的选择
对于一定的工艺条件,首先应确定设备的形式,例如选择固定管板形式还是浮头形式等。参照下表1-7.
在换热器设计过程中,强化传热总的目标概括有:在给定换热量下减少换热器的尺寸;提高现有换热器的性能;减小流动工质的温差;或者降低泵的功率。
传热过程是指两种流体通过硬设备的壁面进行热交换的过程,按照流体的传热方式基本上可以分为无相变和有相变两种类型。无相变过程强化传热技术的研究,一般依据控制热阻侧而采取相应的措施:
如采用扩展管内或者管外表面;采用管内插异物;改变管束支撑件形式;加入不互溶的低沸点添加剂等方法,以增强传热效果。
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固定管板换热器的结构
根据管板的使用功能(用途),管板分为:
a) 固定管板换热器的固定管板;
b) 浮头换热器的固定管板和浮动式管板;
c) U 形管式换热器的固定管板;
d) 板换热器的板;
e) 薄管板。
波形膨胀节
在固定管板换热器中,为避免壳体和换热管拉伸破坏,换热管失稳,换热管从管板上拉脱,因此,必须在壳体中间设一挠性补偿元件——膨胀节,以降低壳体与换热管的轴向载荷,且可降低热膨胀差所引起的管板应力,从而适当地减薄管板厚度。
管壳式换热器类型:
管壳式换热器由于管内外流体的温度不同,因之换热器的壳体与管束的温度也不同。如果两温度相差很大,换热器内将产生很大热应力,导致管子弯曲、断裂,或从管板上拉脱。适用于管壳壁温差较大或壳程介质结垢需要清洗,又不适宜采用浮头式和固定管板的场合。因此,当管束与壳体温度差超过50℃时,需采取适当补偿措施,以消除或减少热应力。根据所采用的补偿措施,管壳式换热器可分为以下几种主要类型:
固定管板换热器
结构:管束连接在管板上,管板与壳体相焊。
优点:结构简单紧促,能承受较高压力,造价低,管程清洗方便,管子损坏时方便堵管或更换。排管数比U形管换热器多。
缺点:管束与壳体的壁温或材料的线胀系数相差较大时,壳体和管束中将产生较大热应力,为此应需要设置柔性元件(如膨胀节)。不能抽芯无法进行机械清洗。不能更换管束,维修成本较高。
适用范围:壳程侧介质清洁不易结垢,不能进行清洗,管程与壳程两侧温差不大或温差较大但壳侧压力不高的场合。
管壳式换热器
焊接连接具有生产简单、、连接可靠的优点。通过焊接,使管子对管板有较好的增将作用;并且还有可降低管孔加工要求,节约加工工时,检修方便等优点,故应优先采用。
此外,当介质毒性很大,介质和大气混合 易发生介质有性或管内外物料混合会产生不良影响时,为确保接头密封,也常采用焊接法。焊接法虽然优点甚多,因为他并不能完全避免“缝隙腐蚀”和焊 接节点的应力腐蚀,而且薄管壁和厚管板之间也很难得到可靠的焊缝。
焊接法虽然较胀接可以乃更高的温度,但是在高温循环应力的作用下,焊口极易发生疲劳裂 纹,列管与管孔存在间隙,当受到腐蚀介质的侵蚀时,以会加速接头的损坏。
因此,就产生了焊接和胀接同时使用的方法。这样不但能提高接头的性能,同时 可以降低缝隙腐蚀倾向,因而其使用寿命比单用焊接时长的多。在什么场合下适宜施行焊、胀接并用的方法,目前尚无统一标准。
通常在温度不太高而压力很高或介 质极易渗漏时,采用强度胀加密封焊(密封焊是指单纯防止渗漏而施行的焊接,并不保证强度)。3.布置图:根据换热面积、换热管规格画布置图,确定换热管数量。当在压力和温度都很高的情况下,则采用强度焊加贴胀,(强度焊 是即使焊缝有严密性,又能保证接头具有较大的拉脱力,通常是指焊缝强度等于管子轴向负荷下的强度时的焊接)。
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