管壳式换热器设计所需考虑的因素
管壳程流体的确定
主要根据流体的操作压力和温度、可以利用的压力降、结构和腐蚀特性,以及所需设备材料的选择等方面,考虑流体适宜走哪一程。下面的因素可供选择时考虑:
适于走管程的流体有水和水蒸气或强腐蚀性流体;有毒性流体;容易结构的流体;高温或高压操作的流体等。
适于走壳程的流体有塔顶馏出物的冷凝;烃类的冷凝和再沸;管件压力降控
可拆卸管壳式换热器生产厂家
管壳式换热器设计所需考虑的因素
管壳程流体的确定
主要根据流体的操作压力和温度、可以利用的压力降、结构和腐蚀特性,以及所需设备材料的选择等方面,考虑流体适宜走哪一程。下面的因素可供选择时考虑:
适于走管程的流体有水和水蒸气或强腐蚀性流体;有毒性流体;容易结构的流体;高温或高压操作的流体等。
适于走壳程的流体有塔顶馏出物的冷凝;烃类的冷凝和再沸;管件压力降控制的流体;粘度大的流体等。
当上述情况排除后,介质走哪一程的选择,应着眼于提高传热系数和充分的利用压力降上。由于介质在壳程的流动容易达到湍流(Re≥100),因而将粘度大的或流量小的流体,即雷诺数低的流体走壳程一般是有利的。
反之,如果流体在管程能够达到湍流时,则安排走管程较合理。若从压力降的角度考虑,一般是雷诺数低的走壳程合理。
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。
拉杆和定距管
折流板、支持板的固定一般采用拉杆或拉杆和定距管与管板固定。常用的固定结构有两种,即拉杆定距管结构和点焊结构,见图所示:
a) 拉杆定距管结构,用于换热管外径大于或等于 19mm 的管束。
b) 拉杆与折流板点焊结构,用于换热管外径小于或等于 14mm 的管束。
1拉杆的尺寸
拉杆的连接尺寸按图所示和表4确定。
表4 拉杆尺寸
2拉杆的布置
拉杆应尽量均匀布置在管束的外边缘。对于大直径的换热器,在布管区内或靠近折流板缺口处应布置适当数量的拉杆。
双壳程结构
在壳程内安装一平行于换热管轴线的矩形平板,即纵向隔板,将壳程一分为二,即双壳程,见图所示。这种结构可以提高壳程物料流速,改善传热效果,即提高传热系数,从经济角度,一台双壳程换热器比两台单管程换热器便宜。
壳体及管束
①管束级别
Ⅰ、Ⅱ级管束,仅仅针对碳钢、低合金钢换热管国内标准中还存在着“较”和“普通级”制订的。一旦国内换热管能够采用“较”钢管时,碳钢、低合金钢换热管束无需再分Ⅰ级和Ⅱ级
Ⅰ、Ⅱ管束的区别主要在于换热管的外径、壁厚偏差不同,相应地管孔尺寸和偏差不同
Ⅰ级管束的精度要求高一些,对于不锈钢换热管,只有Ⅰ级管束;对于常用的碳钢换热管
②管板
a管孔尺寸偏差
注意Ⅰ、Ⅱ级管束的区别
b分程隔板槽
Ⅰ槽深一般不小于4mm
Ⅱ分程隔板槽宽:碳钢12mm;不锈钢11mm
Ⅲ分程隔板槽拐角处的倒角一般为45度,倒角宽度b近似等于分程垫片的圆角半径R。
(作者: 来源:)