管殼式換熱器的選用及校核計算
一、選用及設計原則
1.換熱器形式的選擇:
綜合考慮冷熱流體的溫差及殼程流體的性質。
2.管子的規(guī)格及排列方式
規(guī)格:D19*2mm D25*2.5mm兩種。
長度:1.5m/2m/3m/6m,其中3m和6m較多用
排列方式:正三角形排列,正方形直列,轉角正方形排列。
3.流體的流速
3.1流速增加,對流傳熱系數(shù)增加,污垢熱阻下降,總傳熱系數(shù)增加,傳熱面積A減少。
但流速增加,流動阻力增加,動力消耗增加。
3.2適宜的流速既要考慮經濟權衡又要兼顧結構上的要求,充分利用工藝上允許的壓強降來選擇較高的流速是換熱器設計的一條重要原則。
4.流程的選擇:
4.1不潔凈和易結垢的流體宜走管程,管內清洗方便。
4.2腐蝕性流體宜走管程,以免管束和殼體同時被腐蝕,管子便于清洗和檢修
4.3壓強高的流體宜走管程,以免殼程受壓,節(jié)省殼體金屬消耗量。
4.4飽和蒸汽宜走殼程,以便及時排除冷凝液,且蒸汽較潔凈,以免污染殼程。
4.5被冷卻的流體宜走殼程,便于散熱,增強冷卻效果。
4.6有毒流體宜走管程,以減少向環(huán)境泄漏的機會。
4.7粘度大的液體或流量小的流體宜走殼程,使其在較小的Re時達到湍流。
4.8若兩流體的溫差較大,對流傳熱系數(shù)大的流體宜走殼程,以減少管壁和殼壁的溫度差。
5.換熱器的終溫
5.1冷熱流體兩端的溫度由工藝條件規(guī)定。
5.2加熱介質或冷卻介質出口溫度需由設計者確定。
5.3設計中,冷卻水兩端溫差可取5~10℃。
6.材料選用
6.1根據操作壓強、溫度及流體的腐蝕性等來選用。
6.2金屬材料:碳鋼、低合金鋼、不銹鋼、銅和鋁。
6.3非金屬材料:石墨、PTFE、玻璃。
6.4不銹鋼和有色金屬材料抗腐蝕性能好,但價格相對較高。
7.管程和殼程數(shù)的確定:
為了提高管內流速,可采用多管程。但是管程數(shù)過多,導致管程流動阻力加大,增加動力費用;同時多程會使平均溫度差下降;此外多程隔板使管板上可利用的面積減少,設計時應考慮這些問題。
列管式換熱器的系列標準中管程數(shù)有1/2/4/6等四種,采用多程時,通常使每程的管子數(shù)大致相等。
二、選用及設計步驟
1.計算并初選設備規(guī)格;
2.核算總傳熱系數(shù)K;
3.核算傳熱面積A;
4.計算管、殼程壓強降。