异型加热管(换热器设计参考手册)

Posted

篇首语:不入虎穴,焉得虎子?本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了异型加热管(换热器设计参考手册)相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

异型加热管(换热器设计参考手册)

分类:

①按用途:加热器、冷却器、冷凝器、再沸器、蒸发器等。

②按冷热流体热量交换的原理和方式:

直接接触式:冷、热直接混合。

蓄热式:

间壁式:冷、热两流体由固体壁隔开,不直接接触。

间壁式换热器的类型:

(1)夹套式换热器:

结构:在容器外壁安装夹套制成。 优点:结构简单。 缺点:传热面受容器壁面限制,传热系数小。

应用范围:主要用于反应过程的加热或冷却。

强化传热方法:釜内安装搅拌器,加螺旋隔板,在釜内安装蛇管。

(2)沉浸式蛇管换热器:

结构:将金属管子绕成各种形状,沉浸在液体中。

优点:结构简单,便于防腐,能承受高压。

缺点:管外流体的湍流程度低,表面传热系数较小。管内易除垢。

强化传热方法:可安装搅拌器。

(3)喷淋式换热器:

结构:将换热管成排地固定于支架上,热流体在管内流动,冷却水由管上方的喷淋。

优点:湍流程度高,传热效果好;冷却水在喷林中气化,携带热量,降低冷却水温度;便于检修和清洗。缺点:喷淋不易均匀,杂质易进入冷却水。

应用范围:多用于冷却管内的热流体。

⑷套管式换热器:

结构:将两种直径大小不同的直管装成同心套管,并可用U形肘管把管段串联起来,每一段直管称作一程。优点:表面传热系数大;逆流流动,平均温差最大;结构简单;能承受高压。

缺点:占地面极大;耗材量大;易泄漏。

应用范围:流量不大,粘度较大,传热面积不多,压强较高。

⑸管壳式换热器

又称为列管式换热器,是最典型的间壁式换热器。

结构:壳体、管束、管板、折流挡板和封头。 一种流体在管内流动,其行程称为管程;另一种流体在管外流动,其行程称为壳程。管束的壁面即为传热面。

优点:单位体积设备所能提供的传热面积大,传热效果好,结构坚固,可选用的结构材料范围宽广,操作弹性大。

多程:

管程:封头内设置分程隔板,单管程→多管程。

多壳程:相当于单壳程串联,传热面积↑。

传热面积:

流通截面积:

说明:管程数↑,流通截面积↓,管内流速↑,hi↑,强化传热。

折流挡板:作用:提高壳程流体湍动程度(Re>100湍流),ho,强化传热。冲刷沉积物,减小污垢热阻;对壳体起支撑作用。

代价:壳体阻力↑,系统动力消耗↑。

安装:上下安装,常用;左右安装,排液不畅时采用。

常用形式:弓形,圆盘形。

a)固定管板式换热器

优点:结构简单,成本低;

局限:管、壳温度不同,产生热应力,当Δt>50℃时,管弯曲、断裂或管板变形。

壳程不易机械清洗;

适用: 壳程流体不易结垢或容易化学清洗;

壳体与传热管壁温度之差小于50℃,否则加膨胀节。

b)浮头式换热器

特点:消除了温差应力、便于清洗和检修;结构复杂、成本高;适用:应用广泛。

c)U形管式换热器:

特点:具有温度补偿作用;管程不易清洗。

适用:可用于高温高压,适用于管程为洁净而不易结垢的流体。

列管式换热器的设计和选用:

(1)列管式换热器设计和选用应考虑的问题。

(a)选择流程:哪一个物流走管程,哪一个物流走壳程。

(b) 流速的选择

流速↓,表面传热系数↓,污垢热阻↑,流体阻力↓;

流速↑,表面传热系数↑,污垢热阻↓,流体阻力↑。

管程和壳程都需要选择适宜的流速

对于液体,一般粘度越大,要求流速越大。

(c) 流动方式的选择

对于同样的进、出口条件,传热量相同,A逆<A并;

管程或壳程↑,表面传热系数↑,但同时流动阻力↑,△tm↓,应权衡确定。

(d) 换热管规格和排列的选择

换热管规格:

换热管规格越小,单位体积传热面积越大;

容易结垢、赌塞,阻力大,制造、检修不便。

管长选取:有利于清洗和选材。

1.5m、2m、3m、4.5m、6m、9m;

管子在管板上的排列:

正三角形排列优点:结构紧凑,管外湍流程度高,表面传热系数大。

正方角形排列优点:易于检修、清洗。

(e)折流挡板:可大幅度提高管外表面传热系数。

考察折流板的参数:形式、缺口大小、折流板间距。

圆缺形折流挡板的缺口大小的选择。

圆缺形折流挡板的间距的选择:

间距太大,表面传热系数下降,间距太小,阻力增大,不便制造、检修。

挡板间距:一般取壳体内径的0.2~1.0倍。

我国系列标准:

固定管板:100、150、200、300、450、600、700;

浮头式:100、150、200、250、300、350、450、600。

(2)流体通过换热器时阻力的计算

① 管程阻力:

② 壳程阻力

对于壳程阻力的计算,由于流动状态比较复杂,计算公式多,计算结果相差较大。

埃索法:

(3)管壳式换热器的设计和选用的计算步骤

已知某物流流量、初始温度加热(或者冷却)至某一温度,需要:确定加热(或者冷却)物流和换热设备。

A 选择匹配物流:

根据工艺物流的初始温度、目标温度和热负荷。

优先选择工艺物流,尽量选择低品位的公用工程。

热量恒算方程:算出热负荷、匹配物流的目标温度或者流量。

B 选择流程

C 算出平均传热温差

D 根据经验估计总传热系数K估

E 选取管程适宜管径、流速,根据A估,确定管数、管长及管程数。

F 确定管子排列方式,选取管心距,计算壳体内径

壳径的圆整,以400为基数,100或者50为进级档。

G 选取折流板

圆缺通常取25%,确定折流板间距,计算折流板数。

H 选取进出口接管直径

I 计算管、壳程阻力

计算管、壳程流速和阻力,判断是否合理。

J 核算热流量

求出总传系数K计,并与估算时所取用的传热系数K估进行比较。如果相差较多,应重新估算。

一般应使裕度为20%左右。

裕度的计算式为:

换热器的传热强化途径:

强化方法:提高K、A或Δtm

目的:传热面积↓ ,使设备费用降低。

(1)提高K值:

①降低污垢热阻;

②提高表面传热系数

若hi≤ho,提高h小(hi)的一侧;

两侧h相近,应同时提高两侧流体的h。

提高表面传热系数h的方法:

无相变传热

a)提高管内流速:

优点:总传热系数↑,传热面积↓,设备投资费↓

代价:流动阻力↑,动力消耗↑,操作费用↑。

经济优化:选择适宜流速,使总费用最低。

b)制造人工粗造表面:促进边界层分离,减薄层流底层,强化传热。

c)加设扰流元件:管内装入麻花铁、螺旋圈或金属丝片;增强湍动,破坏层流底层。

有相变传热:

冷凝 :1)采用滴状冷凝,2)及时排放不冷凝气体,3)气、液流向一致,4)合理布置冷凝面,5)利用表面张力(沟槽,金属丝)。

沸腾:1)保持核状沸腾,2)制造人工表面,增加汽化核心数。

(2)提高传热推动力

限制:两侧均为工艺物流时,温度不能任意改动。

适用:一侧为公用工程物流(加热蒸汽、冷凝水)时,其进口温度可调。

例:提高冷却水用量:tc2↓,Δtm↑

提高加热蒸气压力:p↑,ts↑ ,Δtm↑

蒸发、闪蒸:p ↓,ts ↓,Δtm↑

(3)增加传热面积

改善传热表面,增加单位体积设备的传热面积。

如采用:不同异形管;开槽及加翅片;折流形式;多孔、高效传热面。

管壳式换热器的缺点:

流通截面积相同的情况下,圆形通道表面积最小,即相同流速下,圆管表面积最小。

圆管之间不能紧密排列,单位体积换热器的传热面小,材料消耗大。

其他类型换热器:

(1)各种板式换热器

① 板式换热器

高效紧凑的换热设备

优点:

板间流动湍流程度高,板片厚度薄,传热系数大;

板间缝隙小、结构紧凑、单位容积提供的传热面积大250~1000(圆管40~150)、金属材料消耗量低;

具有可拆卸结构,操作灵活性大、加工容易、检修清洗方便。

缺点:允许操作压力、操作温度比较低;处理量不大;易渗漏。

② 螺旋板式换热器

③ 板壳式换热器

与列管式换热器的区别:板束→管束。

优点:传热系数大、结构紧凑、坚固,能承受很高的温度和压力。

缺点:制造工艺复杂、焊接要求高。

(2)空气冷却器

适用:适用于缺水地区。

缺点:装置比较庞大、占空间多、动力消耗大。

(3)热管换热器

一种新型传热元件。

优点:传热能力大、应用范围广、结构简单、工作可靠;适用:对冷热两侧传热系数都很小的传热过程比较有效。

换热器网络综合:要确定具有最小的设备投资费用和操作费用的换热网络,并满足把每一过程物流由初始温度达到指定的目标温度。

换热网络综合方法:夹点技术—Linnhoff;

调优方法—Motard;数学规划法—Grossmann。

本文来源于互联网,暖通南社整理编辑。

相关参考

热管烟气加热器(换热器设计参考手册)

...壁式:冷、热两流体由固体壁隔开,不直接接触。间壁式换热器的类型:(1)夹套式换热器:结构:在容器外壁安装夹套制成。优点:结构简单。缺点:传热面受容器壁面限制,传热系数小。应用范围:主要用于反应过程的加热或...

燃气蒸汽锅炉参数(真空热水锅炉与锅炉设计应用参考手册(2021版))

...),其空间内装设有管式汽-水热交换器,用来加热流过换热器中的循环水。工

燃气蒸汽锅炉参数(真空热水锅炉与锅炉设计应用参考手册(2021版))

...),其空间内装设有管式汽-水热交换器,用来加热流过换热器中的循环水。工

换热站里面是溴化锂吸收式换热机组(暖通空调设计参考手册(企业版))

空调系统设计应掌握的问题:1、当地气象资料:(1)夏季室外最高气温℃;(2)冬季室外最低气温℃;(3)如果是高原地区要掌握当地大气压力Pa;2、制冷机组的选择:冷水机组分为水冷式和风冷(热泵型)式制冷机组,若...

异型散热片加热管(各类换热器与强化换热简述)

换热方式分类:直接接触式换热;蓄热式换热;间壁式换热;中间载热体式换热。直接接触式换热器:两种不同温度的流体直接接触,相互混和传递热量。特点是结构简单,传热效率高。适于两种流体允许混和的场合。如凉水塔...

异型散热器(历史新低3899元抢购影驰RTX3070 8G金属大师FG)

GALAXY影驰RTX30708G金属大师FG当前售价4099元,领取满减200元优惠券,到手价仅需3899元,跌至首发价,性价比非常不错,有需要的小伙伴儿可以买起来了。该显卡配置3*90mm风扇,影驰专属定制11片静霜扇叶,风流更强劲大面积镀镍铜...

热流道加热器退火炉(常用塑料手册(20种))

塑料是以单体为原料,通过加聚或缩聚反应聚合而成的高分子化合物(macromolecules),其抗形变能力中等,介于纤维和橡胶之间,由合成树脂及填料、增塑剂、稳定剂、润滑剂、色料等添加剂组成。塑料的主要成分是树脂。树脂是...

热流道加热器退火炉(常用塑料手册(20种))

塑料是以单体为原料,通过加聚或缩聚反应聚合而成的高分子化合物(macromolecules),其抗形变能力中等,介于纤维和橡胶之间,由合成树脂及填料、增塑剂、稳定剂、润滑剂、色料等添加剂组成。塑料的主要成分是树脂。树脂是...

灰斗加热器(脱硫除尘设备操作手册---德龙环保)

一、设备启动前准备1、循环泵启动前准备a.手动盘车:转动靠背轮,水泵应转动灵活b.打开虹吸罐的加水阀及循环水泵的进出口阀门,开始加水,加满后再关闭虹吸罐的加水阀c点动电机确定转子的转向注意事项:(1)进口管道...

灰斗加热器(脱硫除尘设备操作手册---德龙环保)

一、设备启动前准备1、循环泵启动前准备a.手动盘车:转动靠背轮,水泵应转动灵活b.打开虹吸罐的加水阀及循环水泵的进出口阀门,开始加水,加满后再关闭虹吸罐的加水阀c点动电机确定转子的转向注意事项:(1)进口管道...