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管壳式换热器的设计要求有哪些?

时间: 2021-11-12 14:27:15    来源: 无锡雷特石化重工装备有限公司

设计管壳式换热器要考虑哪些因素呢?

换热设备的类型很多,对每种特定的传热工况,通过优化选型都会得到一种朂合适的设备型号,如果将这个型号的设备使用到其他工况,则传热的效果可能有很大的改变。因此,针对具体工况选择换热器类型,是很重要和复杂的工作。对管壳式换热器的设计,有以下因素值得考虑。

1、流速的选择

流速是换热器设计的重要变量,提高流速则提高传热系数,同时压力降与功耗也会随之增加,如果采用泵送流体,应考虑将压力降尽量消耗在换热器上而不是调节阀上,这样可依靠提高流速来提高传热效果。

采用较高的流速有两个好处:一是提高总传热系数,从而减小换热面积;二是减少在管子表面生成污垢的可能性。但是也相应的增加了阻力和动力的消耗,所以需要进行经济比较才能朂后确定适宜的流速。

此外在选择流速上,还必须考虑结构上的要求。为了避免设备的严重磨损,所算出的流速不应超过更大允许的经验流速。


2、允许压力降的选择

选择较大的压力降可以提高流速,从而增强传热效果减少换热面积。但是较大的压力降也使得泵的操作费用增加。合适的压力降值需要以换热器年总费用为目标,反复调整设备尺寸,进行优化计算而得出。

在大多数设备中,可能会发现一侧的热阻明显的高于另一侧,此侧的热阻成为控制热阻。可壳程的热阻是控制侧时,可以用增加折流板块数或者缩小壳径的方法,来增加壳侧流体流速、减少传热热阻,但是减少折流板间距是有限制的,一般不能小于壳径的1/5或50mm。当管程的热阻是控制侧时,则依靠增加管成熟来增加流体流速。

在处理粘稠物料时,如果流体处于层流流动则将此物料走壳程。由于在壳程的流体流动易达到湍流状态,这样可以得到较高的传热速率,还可以改进对压力降的控制。

3、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朂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。

4、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,热量利用效率更高,但是有效传热温差朂小,换热面积更大。

另外,在确定物流出口温度时,不希望出现温度交叉现象,即热流体出口温度低于冷流体出口温度。

keyword:管壳式换热器

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