換熱器設計參數的選用

1

換熱管類型

光管:適用于任何條件;應用面廣

螺紋管:殼程流體的膜傳熱系數相當于管程傳熱系數1/3~3/5的場合;強化殼程傳熱系數,提高總傳熱系數;結垢速率低,結垢周期長。
波紋管:管程流體膜傳熱系數低于3/5以下Re低的場合;大幅度提高膜傳熱系數,低Re時較顯著,防垢性能好。管外膜傳熱系數也相應提高。
內插件管:管程單相流體場合,是強化管內單相流體傳熱的有效措施之一;強化單相流體傳熱系數,尤其是強化氣體、低Re、高黏度流體還可以擴大傳熱面積。

2

換熱管直徑

管子大小由外徑和壁厚決定。管徑較小能承受較大壓力,獲得較大的傳熱系數,排列也較緊湊;但是管程壓力較大,不易清洗。常用的有Ф19×2、 Ф 25×2、 Ф 38×2規格的管子。

3

換熱管排列方式

正方形、斜轉45度排列

優點:適用面較廣,壓降較低,易于清理。

缺點:傳熱系數比三角形排列低,排列的管數較少。

三角形排列

優點:用于殼程不易結垢的場合,比正方形斜轉45 °排列多排17%的管子,單位金屬耗量低。

缺點:多用于化學清洗場合,殼程結垢不易清理,壓降相對其他排列方式較高。

4

換熱管間距

管子的間距越小,流體湍動系數越高,壓降越大。一般選用(1.2~1.5)D,D為管徑。常用的間距:Ф 19間距25mm、 Ф 25間距32mm、 Ф 32間距40mm、 Ф 38間距48mm。

5

換熱管長度

換熱管長度:一般市面上整根換熱管的長度為6m、9m、12m等,所以為了節省材料,換熱管的長度盡量采用整根換熱管的等分值。

采用長管管程數少,壓降較小,并且比相同面積的短管用的金屬材料少。但是管子過長,不好安裝,整體結構不穩定。一般長徑比(分母是殼體外徑)不宜超過610(立式46)。

6

管程數

管程數:增加管程數,可以使管內流速增加,提高傳熱系數。管程可以有多種組合方式,當管程溫度進出口溫度變化很大時,就盡量避免流體溫差較大的兩部分管束相鄰,否則管束和管板中間會有很大的溫差應力。通常溫差不超過20℃為宜。

管程數也不宜過多,否則隔板本身會占去相當大的布管面積,而且在殼程中會形成很大的旁路,影響傳熱。

7

折流板類型

折流板類型:主要分為弓形折流、盤式折流、折流桿等。

a.弓形折流板:主要分為單弓形、雙弓形、三弓形,最常用的為單弓形折流板,價格低、易生產。

傳熱效率:單弓形>雙弓形>三弓形

壓降值:單弓形>雙弓形>三弓形

弓形區不排管時所有管子都得到支撐,減小管子振動,比單弓更有效的將壓降轉移到熱傳遞。缺點是布管數量相對減少,增加了成本。

盤式折流板:流動阻力較單弓形小,傳熱效率比雙弓形的好,適用于氣-氣場合。但是制造麻煩,成本較高。

折流桿形式,壓降較小,有效為換熱提供支撐。但是要求流量大;管子排列方式較少。

8

折流板間距

增大或減小間距為影響殼程流體流速,同時也會影響殼程流體壓降。一般最小間距不小于殼體內徑1/5,且不小于50mm;最大間距為殼體內徑。

通常板間距與板殼體內徑的比值為0.3~0.6;單相流體時最佳值為0.3。

9

折流板切割比例

比例取值過大:會使流體在折流板邊緣短路,不會形成錯流。

比例取值過小:會使流體在缺口區域流速過高,容易形成死區旋渦。

比例取值:單弓形一般為10%45%;雙弓形15%25%.

單相流體比例可取25%;多相流40%~45%;弓形不排管取15%

10

折流板缺口方位及假管

折流板缺口方向:一般臥式單相流采用切割線水平;氣液兩相流體的采用切割線豎直。

假管:為兩端堵死的換熱管,防止中等或大型換熱器殼程中部流體的旁流。設置于分程隔板槽背面兩管板之間。也可用拉桿代替。

11

防沖板及導流筒

管程設置防沖板的條件:管程采用軸向入口接管;換熱管內流體流速超過3m/s。

殼程設置防沖板的條件:有磨蝕性氣體或腐蝕性氣體、蒸汽及汽液混合物;非腐性、非磨蝕性單相流體,ρV2>2230kg/(m·s2)

或ρV2>740kg/(m·s2)的其他液體。

殼程設置導流筒的條件:殼程進出口管距管板較遠時,因為會形成較大的流體死區;非腐性、非磨蝕性單相流體,ρV2>2230kg/(m·s2)

或ρV2>740kg/(m·s2)的其他液體。

12

接管

一般根據工藝要求設置:被加熱流體下進上出,被冷卻物流上進下出。氣體上進下出,液體下進上出。臥式全凝器,下部凝液出口,上部應設不凝氣出口。

13

殼體類型

殼徑:殼體直徑越大,一定流量的流體流速越小,單臺換熱器的傳熱面積越大,單位傳熱面積的金屬耗量越低,所以,采用一臺大的換熱器比采用幾個小的換熱器更經濟。

殼程結構型式:有縱向擋板、無縱向擋板、釜式、分流式等。

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