换热器设计参数的选用

1

换热管类型

光管:适用于任何条件;应用面广

螺纹管:壳程流体的膜传热系数相当于管程传热系数1/3~3/5的场合;强化壳程传热系数,提高总传热系数;结垢速率低,结垢周期长。
波纹管:管程流体膜传热系数低于3/5以下Re低的场合;大幅度提高膜传热系数,低Re时较显著,防垢性能好。管外膜传热系数也相应提高。
内插件管:管程单相流体场合,是强化管内单相流体传热的有效措施之一;强化单相流体传热系数,尤其是强化气体、低Re、高黏度流体还可以扩大传热面积。

2

换热管直径

管子大小由外径和壁厚决定。管径较小能承受较大压力,获得较大的传热系数,排列也较紧凑;但是管程压力较大,不易清洗。常用的有Ф19×2、 Ф 25×2、 Ф 38×2规格的管子。

3

换热管排列方式

正方形、斜转45度排列

优点:适用面较广,压降较低,易于清理。

缺点:传热系数比三角形排列低,排列的管数较少。

三角形排列

优点:用于壳程不易结垢的场合,比正方形斜转45 °排列多排17%的管子,单位金属耗量低。

缺点:多用于化学清洗场合,壳程结垢不易清理,压降相对其他排列方式较高。

4

换热管间距

管子的间距越小,流体湍动系数越高,压降越大。一般选用(1.2~1.5)D,D为管径。常用的间距:Ф 19间距25mm、 Ф 25间距32mm、 Ф 32间距40mm、 Ф 38间距48mm。

5

换热管长度

换热管长度:一般市面上整根换热管的长度为6m、9m、12m等,所以为了节省材料,换热管的长度尽量采用整根换热管的等分值。

采用长管管程数少,压降较小,并且比相同面积的短管用的金属材料少。但是管子过长,不好安装,整体结构不稳定。一般长径比(分母是壳体外径)不宜超过610(立式46)。

6

管程数

管程数:增加管程数,可以使管内流速增加,提高传热系数。管程可以有多种组合方式,当管程温度进出口温度变化很大时,就尽量避免流体温差较大的两部分管束相邻,否则管束和管板中间会有很大的温差应力。通常温差不超过20℃为宜。

管程数也不宜过多,否则隔板本身会占去相当大的布管面积,而且在壳程中会形成很大的旁路,影响传热。

7

折流板类型

折流板类型:主要分为弓形折流、盘式折流、折流杆等。

a.弓形折流板:主要分为单弓形、双弓形、三弓形,最常用的为单弓形折流板,价格低、易生产。

传热效率:单弓形>双弓形>三弓形

压降值:单弓形>双弓形>三弓形

弓形区不排管时所有管子都得到支撑,减小管子振动,比单弓更有效的将压降转移到热传递。缺点是布管数量相对减少,增加了成本。

盘式折流板:流动阻力较单弓形小,传热效率比双弓形的好,适用于气-气场合。但是制造麻烦,成本较高。

折流杆形式,压降较小,有效为换热提供支撑。但是要求流量大;管子排列方式较少。

8

折流板间距

增大或减小间距为影响壳程流体流速,同时也会影响壳程流体压降。一般最小间距不小于壳体内径1/5,且不小于50mm;最大间距为壳体内径。

通常板间距与板壳体内径的比值为0.3~0.6;单相流体时最佳值为0.3。

9

折流板切割比例

比例取值过大:会使流体在折流板边缘短路,不会形成错流。

比例取值过小:会使流体在缺口区域流速过高,容易形成死区旋涡。

比例取值:单弓形一般为10%45%;双弓形15%25%.

单相流体比例可取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:一般卧式单相流采用切割线水平;气液两相流体的采用切割线竖直。

假管:为两端堵死的换热管,防止中等或大型换热器壳程中部流体的旁流。设置于分程隔板槽背面两管板之间。也可用拉杆代替。

11

防冲板及导流筒

管程设置防冲板的条件:管程采用轴向入口接管;换热管内流体流速超过3m/s。

壳程设置防冲板的条件:有磨蚀性气体或腐蚀性气体、蒸汽及汽液混合物;非腐性、非磨蚀性单相流体,ρV2>2230kg/(m·s2)

或ρV2>740kg/(m·s2)的其他液体。

壳程设置导流筒的条件:壳程进出口管距管板较远时,因为会形成较大的流体死区;非腐性、非磨蚀性单相流体,ρV2>2230kg/(m·s2)

或ρV2>740kg/(m·s2)的其他液体。

12

接管

一般根据工艺要求设置:被加热流体下进上出,被冷却物流上进下出。气体上进下出,液体下进上出。卧式全凝器,下部凝液出口,上部应设不凝气出口。

13

壳体类型

壳径:壳体直径越大,一定流量的流体流速越小,单台换热器的传热面积越大,单位传热面积的金属耗量越低,所以,采用一台大的换热器比采用几个小的换热器更经济。

壳程结构型式:有纵向挡板、无纵向挡板、釜式、分流式等。

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