换热器选型和设计
换热器的设计与优化

换热器的设计与优化换热器是化工、能源、航空航天、冶金、制药等诸多行业中必不可少的关键设备。
其主要功能是将不同物质间的热量进行传递和交换,以达到升温或降温的目的。
对于大多数工业生产过程而言,换热器都是非常重要的组成部分。
因此,换热器的设计和优化对于提高工业生产效率、节约能源和保护环境都有着非常重要的作用。
一、换热器的设计原则1.1 设计目标在设计换热器之前,需要先明确设计目标。
具体来说,需要了解热量传递的要求、流体特性、温度、压力、换热面积、热损失、绝热要求、材料和成本等方面的要求。
只有充分了解这些要求,才能有针对性地进行换热器的设计和优化。
1.2 流体设计和选型换热器的流体设计和选型是非常重要的。
在进行流体设计时,需要充分考虑流体的特性,如流量、密度、粘度、热导率、比热等。
这些特性会直接影响换热器的热量传递效率和性能。
在选型时,需要根据实际需求,选取合适的换热器类型和材料。
1.3 换热面积和流量换热器的面积和流量也是非常重要的设计要素。
在面积方面,需要充分考虑热量传递需要的换热面积。
在流量方面,需要确保流量的稳定性和流速的合理性,以确保换热器的稳定性和效率。
1.4 取决于流体速度的因素在设计换热器时,需要充分考虑流体速度的因素。
比如,在换热管中,过高的流体速度会造成管壁磨损、振动和噪音等问题;而过低的流体速度则会减小换热器的热交换效率,从而增加能源消耗。
二、换热器的优化措施2.1 热扰动控制热扰动是换热过程中常见的问题。
热扰动会影响热量传递的稳定性和效率,从而影响工业生产过程的效率和质量。
为了控制热扰动,可以通过多种手段进行优化,比如增加热储备、改善换热器的结构和材料、调节输入流体温度和流量等。
2.2 流体优化流体优化也是换热器的关键工作之一。
具体来说,可以通过提高流体速度和流速、调节输入流体的物理特性、优化流体的进出口布局等措施进行优化,从而提高热量传递的效率和稳定性。
2.3 换热器结构优化换热器结构的优化也可以提高热量传递效率和稳定性。
管壳式换热器设计和选型

(3) )
(4) )
(2)计算管程的压降和传热系数
a、参考表选定流速 参考表选定流速,确定管程数目,计算管程压降 参考表选定流速
l ρu 2 ( ∑ ∆pi = (∆p1 + ∆p2 )Ft N s N p = λ d + 3) 2 Ft N s N p
若管程允许压降已经有规定,可由上式计算管程数Ns. b、计算管内传热系数hi< K估则应增加管壳数,重新) 则应增加管壳数,重新) 计算。若改变管程不能同时满足h 和 计算。若改变管程不能同时满足 i> K估,和 ∑ ∆pi < ∆p允 ,则应重新估计 估(减小 ,另选一台换热器 则应重新估计K 减小 减小), 则应重新估计 型号进行试算。 型号进行试算。
(2) BIU 600--1.6--90--6/25-2 II
封头管箱,公称直径600mm, 封头管箱,公称直径600mm,管、壳程压力均为 1.6MPa,公称换热面积90平方米 普通级冷拔换热管, 1.6MPa,公称换热面积90平方米,普通级冷拔换热管, 平方米, 外径25mm,管长6m, 管程,单壳程的U 外径25mm,管长6m,2管程,单壳程的U形管式换热 器。
⑦流量小或粘度大的流体宜走壳程,因流体在有 流量小或粘度大的流体宜走壳程, 折流挡板的壳程中流动, 折流挡板的壳程中流动,由于流速和流向的不断 改变,在低Re(Re>100)下即可达到湍流, 改变,在低Re(Re>100)下即可达到湍流,以 提高传热系数。 提高传热系数。 若两流体温差较大, ⑧若两流体温差较大,宜使对流传热系数大的流 体走壳程,因壁面温度与α大的流体接近, 体走壳程,因壁面温度与α大的流体接近,以减 小管壁与壳壁的温差,减小温差应力。 小管壁与壳壁的温差,减小温差应力。 以上原则并不是绝对的,对具体的流体来说, 以上原则并不是绝对的,对具体的流体来说, 上述原则可能是相互矛盾的。因此, 上述原则可能是相互矛盾的。因此,在选择流体 的流径时,必须根据具体的情况, 的流径时,必须根据具体的情况,抓住主要矛盾 进行确定。 进行确定。
管壳式换热器设计和选型

管壳式换热器设计和选型首先,管壳式换热器的设计需要根据具体的换热要求来确定,主要包括换热量、换热介质、流体流量和温度等参数。
根据设计要求,可以确定壳程和管程的尺寸、管道布置、换热面积等参数。
在设计过程中,需要考虑以下几个方面:1.热力计算:根据热源和热负荷的温度和流量要求,进行热力计算,确定所需的换热面积。
2.材料选择:根据工作介质的性质和工作条件,选择合适的材料,如不锈钢、铜合金等,以确保换热器的耐腐蚀性和耐高温性。
3.管道布置:根据介质的流态和流速等因素,确定管道的布置方式,如串流、并流、交叉流等,以实现最佳的换热效果。
4.换热面积:根据设计要求和换热性能,确定所需的换热面积,以满足换热要求。
5.清洗和维护:在设计过程中,要考虑到换热器的清洗和维护,选择合适的结构和材料,以方便换热器的维护和清洗。
在选型过程中,需要考虑以下几个因素:1.流体性质:选型时需要考虑流体的性质,包括流体的物理性质、压力和温度范围、粘度等。
不同的流体对换热器的要求不同,需要选择适合的换热器类型和材料。
2.温度和压力:根据工作条件确定换热器的温度和压力范围,选择符合要求的换热器。
3.环境限制:考虑到环境因素,如空间限制、气候条件等,选择适合的换热器尺寸和类型。
4.经济效益:综合考虑设备造价、运行费用、维护保养成本等因素,选择经济、高效的换热器。
5.供应商选择:选择有经验和信誉良好的供应商,确保提供优质的产品和服务。
总之,管壳式换热器的设计和选型需要根据具体的应用要求和工艺条件来确定,需要综合考虑热力计算、材料选择、管道布置、换热面积、清洗和维护等因素,并在选型过程中考虑流体性质、温度和压力、环境限制、经济效益和供应商选择等因素,以确保设计符合要求,选型合理可靠,并能够实现高效换热。
换热器的选型和设计指南全

换热器的选型和设计指南全
1.温度和压力要求:在进行换热器选型和设计之前,需要明确设备所
需的温度和压力要求。
根据这些要求,可以选择合适的材料和换热器类型。
2.热交换面积计算:根据需要传递的热量和温度差,可以计算得到所
需的热交换面积。
热交换面积的计算是选择换热器类型和尺寸的基础。
3.材料选择:换热器的材料选择要考虑到介质的化学性质、腐蚀性以
及温度和压力要求。
常用的材料包括不锈钢、铜合金、钛合金等。
4.流体流动方式:流体可以采用并行流、逆流或交叉流方式通过换热器。
在选择流体流动方式时,需要考虑换热效率和压降等因素。
5.清洁程度要求:根据介质的清洁程度,可以选择适当的换热器类型。
尽量选择结构简单、易于清洁的换热器,以保证长期稳定的换热效果。
6.管束和散热面积:根据热量传递的需要,可以选择合适的管束形式
和散热面积。
管束的选择要考虑到介质的流速和传热系数等因素。
7.防堵塞设计:在换热器设计中要考虑到防止堵塞的问题。
可以采用
增加管道直径、添加过滤装置等措施来减少堵塞的风险。
8.设备布局和管道设计:在进行换热器的设计时,需要考虑到设备的
布局和管道的连接。
合理布局可以减少管道阻力和热量损失。
9.热媒选择:热媒的选择要根据介质的性质以及工艺流程的要求来进行。
常用的热媒有水、蒸汽、有机液体等。
10.清洗和维护考虑:在进行换热器设计时,要考虑到清洗和维护的
便捷性。
合理的设计可以降低维护成本和停机时间。
换热器的选型和设计指南

换热器的选型和设计指南
热交换器选型与设计指南
一、热换器的选型
1、热换器类型
根据热换器工作的原理和结构特征,热换器可以分为流体直接交换器(Direct-Fluid Exchangers)、保温热换器(Heat-Preserving Exchangers)、热管(Heat Pipes)和热泵(Heat Pump)。
(1)流体直接交换器
流体直接交换器是最普遍的热换器类型,它是由连接在同一个容器内两个不同流体进行直接交换的,可以分为板式热换器(Plate Heat Exchanger)、管式热换器(Tube Heat Exchanger)、管壳式热换器(Tube-shell Heat Exchanger)、换热器(Exchanger)、板管式换热器(Plate-Tube Exchanger)等几种。
(2)保温热换器
保温热换器是通过在热换器内部设置一层隔热材料,使得一个流体和另一个流体不能直接接触,而是通过隔热材料进行热量交换的热换器,它包括直管保温器(Straight-TubeHeatPreservingExchanger)、折管保温器(Folded-TubeHeatPreservingExchanger)以及缠绕管保温器(Coil-TubeHeatPreservingExchanger)等几种。
(3)热管
热管是一种将热能以流体的形式进行输送的装置,它是由一段密封的
金属管束和一段或多段的循环管组成,通常将其称为柔性热管
( Flexible Heat Pipes),也可以称为硬性热管(Rigid Heat Pipes)。
(4)热泵。
热交换器的选型和设计指南三讲解

热交换器的选型和设计指南三2010-01-26 20:15:11 来源:热泵热水器技术网浏览:136次11管壳式换热器的设计要点换热器的设计过程包括计算换热面积和选型两个方面。
有关换热器的选型问题,前面已经讲过了,下面主要介绍管壳式换热器的设计要点及如何分析计算结果、调整计算,而设计出满足工艺需要的、传热效率高的换热器。
11.1设计计算的基本模型及换热器的性能参数换热器的性能主要是通过下列公式来描述的。
a.冷、热两流体间热量平衡Qreq=(WCpΔT)hot=(WCpΔT)coldW--流体质量流量Cp--流体的比热hot--热流体cold--冷流体ΔT--进出口温度差b.传热率方程Qact=(A)(ΔTm)(1/ΣR)ΣR=(1/hi)o+(1/ho)o+(Rf)o+(Rw)oΣR--总热阻A--传热面hi、ho--分别为两流体的传热膜系数Rf--两流体的污垢热阻Rw--金属壁面热阻ΔTm--平均温度差O--通常换热计算以换热管外表面为基准c.传热率的估算Qact≥Qreqd.对压力降的限制条件(ΔPi)act≤(ΔPi)allow(ΔPo)act≤(ΔPo)allowΔP--压力降下标i表示管内下标o表示管外11.2换热器的计算类型换热器的计算类型常分为设计计算和校核计算两大类。
换热器计算一般需要三大类数据:结构数据、工艺数据和物性数据,其中结构数据的选择在换热器中最为重要。
在管壳式换热器的设计中包含有一系列的选择问题,如壳体型式、管程数、管子类型、管长、管子排列、折流板型式、冷热流体流动通道方式等方面的选择。
工艺数据包括冷、热流体的流量、进出口温度、进口压力、允许压降及污垢系数等。
物性数据包括冷、热流体在进出口温度下的密度、比热容、粘度、导热系数、表面张力。
a.设计计算 Design设计计算就是通过给定的工艺条件,来确定一台未知换热器的结构参数,并使其结构最优、尺寸最小。
对设计计算应先确定下列基本的几何参数:--管长--管间距--流向角--换热管外径及管壁厚b.校核计算 Rating校核计算就是评估一台已知换热器的传热性能,即通过校核设备的几何尺寸来看其是否能满足传热要求。
列管式换热器的选型和计算
列管式换热器的选型和计算选择和计算列管式换热器时,需要考虑以下几个重要因素:工艺要求、流体性质、传热面积、传热系数、压降和尺寸等。
1.工艺要求:首先需要了解工艺要求,确定换热器的工作条件,如需求的热交换量、流体进出口温度、换热器操作压力等。
2.流体性质:对于液体流体,需要知道其流量、密度、比热容和粘度等参数;对于气体流体,需要知道其流量、密度、比热容、粘度以及含湿量等参数。
此外,还需要了解流体的腐蚀性和脏污程度等因素。
3.传热面积:传热面积是换热器设计的关键,它决定了换热效果的好坏。
通常,换热面积越大,传热效率越高。
传热面积的计算需要根据需要传热的热流量、热交换的温差以及换热器的传热系数来确定。
4.传热系数:传热系数是描述换热器传热性能的重要参数,它是指单位时间内单位面积的传热量与温度差的比值。
传热系数受到流体流速、流体性质、传热表面形式和腐蚀程度等因素的影响。
一般来说,传热系数越大,传热效果越好。
5.压降:换热器的设计还要考虑流体在管内和管外的压降。
流体在管内的压降与流速、管道尺寸、流体性质和管道长度等因素有关。
流体在管外的压降主要受到流体通过管束时的速度和管束间距的影响。
合理控制压降,可以保证换热过程的均衡和稳定。
6.尺寸:选择合适的换热器尺寸,需要考虑到实际安装场地的限制。
一般来说,尺寸越小,安装成本越低,但传热面积较小,传热效果也相应较差。
因此,在满足工艺要求的前提下,尽量选择较大的换热器尺寸。
换热器选型时,可以参考换热器厂家提供的产品目录和工程经验,综合考虑上述因素,选择符合要求的型号。
选定后,可以使用传热计算软件进行详细的热力学计算,确定换热器的几何尺寸,进一步优化设计。
总之,换热器的选型和计算是一个比较复杂的过程,需要综合考虑各种因素,并利用适当的工具进行计算和分析。
只有选择合适的换热器,才能满足工艺要求,提高换热效率,并确保系统的可靠运行。
换热器的选型和设计指南
换热器的选型和设计指南换热器是一种常见的工业设备,用于传递热量。
在选型和设计换热器时,有几个关键因素需要考虑,包括换热器的类型、工作条件、热介质性质、热量传递要求以及材料选择等。
本文将探讨这些因素,并提供选型和设计换热器的指南。
1.换热器类型选择换热器的类型多种多样,包括壳管式换热器、板式换热器、管束式换热器等。
在选择换热器类型时,需要考虑以下几个方面:-热量传递效率:不同类型的换热器有不同的热量传递效率,需要根据具体的热量传递要求选择。
-空间限制:不同类型的换热器对空间的要求也不同,需要考虑设备安装的实际情况。
-清洁维护:不同类型的换热器在清洁和维护方面也不同,这也需要考虑到。
2.工作条件考虑换热器的工作条件包括温度、压力和流量。
这些条件会对选型和设计产生影响,并需要根据不同的工况选择合适的换热器。
对于高温、高压或高流量的情况,需要选择能够承受这些条件的换热器,并进行合理的设计。
3.热介质性质分析热介质的物理性质对换热器的选型和设计也有影响。
例如,不同的热介质对应不同的热导率、比热容和粘度等物理特性,这些特性会对换热器的热量传递效果产生影响。
需要根据热介质的性质选择合适的换热器和传热方式。
4.热量传递要求根据具体的热量传递要求,选择合适的热量交换方式。
换热器可以采用对流、辐射或传导等方式进行热量传递。
不同的传热方式在热量传递效率和能耗方面也有差异,需要根据具体要求进行选择。
5.材料选择换热器的材料选择对其性能和使用寿命起着重要作用。
一些常用的换热器材料包括不锈钢、铜、铝和钛等。
需要根据热介质的特性、工作条件和预算等因素选择合适的材料。
此外,还需要考虑材料的耐腐蚀性能、尺寸稳定性和可焊性等因素。
在设计换热器时-设计热传导面积:根据热量传递要求和热介质的特性,设计合适的热传导面积,确保达到所需的热传递效果。
-流体力学分析:对流动的流体进行流体力学分析,考虑流体的流速、压降以及流体在换热器中的流动模式等,以确保热量传递效果和系统的稳定性。
管壳式换热器设计选型
管壳式换热器设计选型
一、换热器选型的基础
在管壳式换热器结构形式中,设计和选型的主要因素有:换热器的负
荷率、传热效率、凝结物沉积、对管壳换热器热性能的影响因素、管壳型
号和规格、在换热器抗冲击性能的影响、铭牌设计性能和管壳强度要求等。
1.关于管壳式换热器的负荷率
在计算换热器的负荷率时,需要考虑换热器的负荷率与介质流量温度
有关,当流量温度越大,换热器的负荷率越大,但流量温度比较低时,换
热器的负荷率就较低。
在负荷率计算中,还需要考虑其他因素如液体的粘度、流体压力、换热面积、单位传热面积等。
2.关于管壳式换热器的传热效率
换热器的传热效率主要取决于换热器的几何结构,以及内、外管壳间
的接触面积大小,而内、外管壳间的接触面积的大小,又是由管壳结构型
号和规格参数决定的,所以,选择管壳型号和规格参数时,必须考虑到换
热器的传热效率。
3.凝结物沉积
凝结物沉积是管壳式换热器热性能的一个重要因素,它包括水铁、水铝、水锡等,这些凝结物会影响换热器的传热效率,严重影响换热器的使
用寿命。
管壳式换热器的设计及选型指导
管壳式换热器的设计及选型指导
首先,设计管壳式换热器时需要确定换热器的传热负荷。
传热负荷是
根据换热介质的热容、进出口温度差以及流量等参数计算得出的。
对于不
同的工况和换热介质,传热负荷不同,因此需要根据具体情况进行计算。
其次,设计时需要确定管道的结构形式。
常见的管壳式换热器结构形
式有单通道、多通道和多分流型。
单通道结构适用于流量较小的换热介质,多通道和多分流型适用于流量较大的换热介质。
在确定结构形式时,需要
考虑换热效果、流体流动状态以及材料成本等因素。
然后,设计时需要选择合适的材料和密封方式。
管壳式换热器常用的
材料有碳钢、不锈钢、铜合金等。
材料的选择需要考虑介质的特性,如酸
碱性、腐蚀性等。
密封方式有悬挂式、焊接式、密封垫等,需要根据具体
工况选择合适的密封方式。
最后,进行选型时需要综合考虑换热器的性能和经济性。
性能指的是
换热器的传热效率、耐压能力、防腐性等。
经济性则包括材料成本、维护
费用等因素。
在选型时,需要根据实际情况进行权衡,选择最合适的换热器。
总之,管壳式换热器的设计和选型需要考虑传热负荷、结构形式、材
料选择、密封方式以及性能和经济性等因素。
通过合理的设计和选型,可
以使换热器的性能得到最大发挥。
同时,还需要注意换热器的安装、调试
和维护等工作,以确保其安全、可靠地运行。
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换热器选型和设计1 概述本工作指南为工艺系统工程师提供换热器的选型原则和工艺参数的选取及计算方法。
2 换热器的分类及结构特点。
3 换热器的类型选择换热器的类型很多,每种型式都有特定的应用范围。
在某一种场合下性能很好的换热器,如果换到另一种场合可能传热效果和性能会有很大的改变。
因此,针对具体情况正确地选择换热器的类型,是很重要的。
换热器选型时需要考虑的因素是多方面的,主要有:1) 热负荷及流量大小2) 流体的性质3) 温度、压力及允许压降的范围4) 对清洗、维修的要求5) 设备结构、材料、尺寸、重量6) 价格、使用安全性和寿命在换热器选型中,除考虑上述因素外,还应对结构强度、材料来源、加工条件、密封性、安全性等方面加以考虑。
所有这些又常常是相互制约、相互影响的,通过设计的优化加以解决。
针对不同的工艺条件及操作工况,我们有时使用特殊型式的换热器或特殊的换热管,以实现降低成本的目的。
因此,应综合考虑工艺条件和机械设计的要求,正确选择合适的换热器型式来有效地减少工艺过程的能量消耗。
对工程技术人员而言,在设计换热器时,对于型式的合理选择、经济运行和降低成本等方面应有足够的重视,必要时,还得通过计算来进行技术经济指标分析、投资和操作费用对比,从而使设计达到该具体条件下的最佳设计。
管壳式换热器管壳式换热器的应用范围很广,适应性很强,其允许压力可以从高真空到41.5MPa,温度可以从-100°C以下到1100°C高温。
此外,它还具有容量大、结构简单、造价低廉、清洗方便等优点,因此它在换热器中是最主要的型式。
特殊型式的换热器特殊型式的换热器包括有:板式换热器、空冷器、多管式换热器、折流杆式换热器、板翅式换热器、螺旋板式换热器、蛇管式换热器和热管换热器等。
它们的使用是受设计温度和设计压力限制的。
在下图中给出了特殊型式的换热器的适用范围,可供参考。
表3-1 特殊型式换热器的使用范围特殊型式的换热管特殊型式的换热管包括有低翅管、高通量管(UCC)、Thermoexcell-E、C(日立)及槽管等。
常用换热器下表中概括地描述了常用换热器的型式及应用条件和特点。
从上表中可以看出在换热器选型时,我们应同时考虑是否选用特殊型式的换热器和采用什么样的换热管为好。
当然,我们通常一般首先考虑选用管壳式换热器。
另外,认真研究技术规定中的设计要求也是很必要的,而后再选取能最好发挥其特点的合适的换热器。
管壳式换热器封头和管程数的选取因管壳式换热器最为常用,下表3-5中给出了其封头选取的一般要求,表3-6,3-7中给出了换热器的管程数限制值。
表3-5 TEMA 端部型式的选取(1)C:化学清洗;M:机械清洗,包括高压水力喷射清洗。
(2)A:当管侧或壳侧腐蚀裕度为3.0mm时,首选封头型式。
(3)B:常用的、较为经济的封头型式。
(4)只用于管内侧可用高压水喷射清洗的冷却水系统。
(5)一般使用S形型头,除非有特殊要求时选T型封头。
(6)当壳侧污垢系数≤0.00035时,可以使用不可拆端盖。
(7)当壳侧污垢系数≤0.00035并且管侧可用高压水喷射清洗时,T型封头可使用不可拆端盖。
(8)B或C:常用型式,比A型经济。
(9)M或N:常用型式,比L型经济。
(10)L:当管侧腐蚀裕度为3.0mm时,首选封头型式。
据不同的工艺条件来安排物流下表从不同的工艺条件出发给出了换热器的一般选型准则。
从换热器经济设计的角度考虑,对管、壳式换热器应首先着重考虑物流的安排问题,如果两流体温度交叉(即:高温流体的出口温度低于冷流体的出口温度),应考虑选流动型式为逆流的换热器。
尽管对管壳式换热器可以选F型壳体,但因纵向隔板间会发生热量和流体泄漏,因此多数情况下不推荐使用此种型式的壳体。
在许多工业过程中,产生的大量热量需要通过冷却系统来排出。
过去经常以水作为冷却剂。
随着工业的发展,冷却水需求量急剧增加,引起供水困难,因而发展了空气冷却。
对一个化工系统,一般包括有水冷系统和空冷系统,或者是这两者的组合系统。
当来自冷却器或冷凝器的工艺流体的出口温度较高时,应该考虑选择空气冷却器。
通常空冷器比其它类型的换热器经济,设备回收期短,当工艺流体的出口温度高于大气环境温度15°C ~20°C或更高时,选择空冷器比较理想。
当然对空冷器需做包括结构价格、耗电等因素等在内的综合费用分析。
而使用水冷系统时也应考虑包括供水、处理、循环使用及废水处理等费用。
根据技术经济比较,在气候适宜的地方,当工艺物料的最低温度大于65°C,选用空冷最为合适;而当工艺物料的最低温度小于50°C,则宜用水冷;在这两温度之间,则应作详细的经济分析,以确定用何种型式。
一般来说,当工艺流体温度较低时,使用空冷器和管壳式水冷器的混合系统比较合理,通常高于60°C的部分热量用空冷器取走,其余部分热量用水冷器取走。
3.7.1 选用空冷器的原则1) 冷却水供应困难,水冷的运行费用过高;2) 水冷引起结垢和腐蚀严重;3) 水冷引起环境污染,特别是化工厂,将热水排入环境的热污染也应注意。
3.7.2 符合下列条件时,选用空冷更为有利:1) 空气进口温度设计值< 38°C2) 热流体出口温度与空气进口温度之差> 15°C3) 有效对数平均温差≥40°C4) 热流体凝固温度< 0°C5) 热流体出口温度的允许波动范围≥± 3 ~ 5°C6) 管侧允许压力降> 10kpa7) 管内介质的传热膜系数< 2300w/m2.K8) 冷却水污垢系数> 0.0002m2.°C/W4 无相变物流换热器的选择无相变流动的换热器应遵循表3-8 中的通用规则。
在大多数情况下,单相流动可以选用特殊型式的换热器,这些换热器可以达到节省设备结构造价和降低能耗的目的。
在设备选型时可参考下表中不同类型换热器的传热系数值。
a.热管换热器的总传热系数400(5kgf/cm2)好的。
但要注意污垢系数应小于任何管壳式换热器,它的传热性能通常决定于厂商提供的板片形式。
4.4 当冷却器出口温度高于大气环境温度15°C 20°C或更高时,考虑用空冷器。
4.5 对管壳式换热器,经常使用低翅管来增强壳侧的传热。
一般壳侧传热系数会有两倍或三倍的提高。
特别当壳侧传热系数低于管侧一半时,采用低翅管特别有效。
当某一流体在管侧的传热系数过低时,则考虑变换管侧流动为壳侧流动,并选用低翅管。
当流体较脏时,会有很多未知因素造成换热器的严重结垢,因此不要使用低翅片换热管。
5 冷凝器的选择5.1 一个冷凝器的传热性能很大程度上取决于换热器的型式、流体的分布以及冷凝侧的工艺条件。
对冷凝器的选取应在考虑了3-8表中的通用选型规定外,并同时考虑下表中的工艺条件。
5.4 对可能会有冷冻发生的冷凝器,当物流在壳侧冷凝时,通常要考虑加大管间距,并需要注意考虑金属温度、冷凝液流动和不凝气的放空等问题。
也可使用专门的防冻剂冷凝器或刺刀式和带有冷凝液排出箱的冷凝器。
5.5 在冷凝器中为了强化传热,也常常使用强化传热管,如:低翅管、Thermonexcell-C(日立)和槽式管(垂直使用)。
低翅管较普遍地用于工艺装置中。
而其它两种则更多地用于空调生产中。
这些管可强化传热,提高传热系数两倍至五倍。
但应高度重视它们的结垢问题。
6 蒸发器的选择6.1蒸发器或再沸器可以分成(1)内置式、(2)釜式、(3)卧式热虹吸式、(4)立式热虹吸式、(5)强制循环式。
在下表中列出了各种蒸发器的特点。
6.2 对蒸发器或再沸器,传热性能可能会因设备型式的选择、沸腾侧的工艺条件而有很大变化。
因此,在选择一个合适的蒸发器或再沸器时,除了要考虑前面所说的通用规则外,还应考虑下表中所列的操作压力、设计温差、污垢系数及混合液沸腾范围在内的工艺条件。
B(best):最好;G(good):好的;F(fair):尚好,但可选更好的;Rd(riskydesign):危险的,除非小心设计,但在有些工况下可做其它更好的选择;R(risky):由于数据不充分,冒险;P(poor):不好的操作;E:(operable)可行,但是增加了不必要的费用。
6.3 对卧式循环式的蒸发器或再沸器,为了避免在壳侧两相流动的流体气-液相分离,推荐使用G型壳体或H型壳体,而当使用E型壳体或J型壳体时,应选择横向流动,并尽量使管长与壳径之比等于5或小于5。
6.4 对立式热虹吸再沸器,有两种形式的出口接管。
(1)塔侧面与再沸器顶部相连型式,(2)塔和再沸器直接相连的型式。
对纯组份的沸腾,(1)、(2)两种接管型式均可。
而对混合物的沸腾,最好选用(1)形式的接管。
热虹吸再沸器的循环是靠入口和出口管道之间的水力静压差来维持的。
为了达到较高的循环率并且很好地控制它,应该减小管道中的压力降。
这就需要慎重地选择管道直径、材料、布置方式、阀门、弯头及其它管件。
6.5 当在立式或卧式热虹吸再沸器中,热介质为单相流时,逆流和平行流动都是可行的,应通过对温度差、循环率和传热性能的综合考虑来选择何种为最好。
可提高传热系数10到20倍。
当平均温差较小(Tm<10°C)、沸腾传热系数低时,应考虑利用以上特殊型式的换热管。
7 换热器的合理压力降较高的压降值导致较高的流速,因此会导致较小的设备和较少的投资,但运行费用会增高,较低的允许压降值则与此相反。
所以,应该在投资和运行费用之间进行一个经济技术比较。
在下表中给出了常用的换热器的压降值,可供计算时参考。
8 工艺条件中温度的选用8.1 冷却水的出口温度不宜高于60°C,以免结垢严重。
高温端的温差不应小于20°C,低温端的温差不应小于5°C。
当在两工艺物流之间进行换热时,低温端的温差不应小于20°C。
8.2 当在采用多管程、单壳程的管壳式换热器,并用水作为冷却剂时,冷却水的出口温度不应高于工艺物流的出口温度。
8.3 在冷却或者冷凝工艺物流时,冷却剂的入口温度应高于工艺物流中易结冻组分的冰点,一般高5°C。
8.4 在对反应物进行冷却时,为了控制反应,应维持反应物流和冷却剂之间的温差不应低于10°C。
8.5 当冷凝带有惰性气体的工艺物料时,冷却剂的出口温度应低于工艺物料的露点,一般低5°C。
8.6 为防止天然气、凝析气产生水合物,堵塞换热管,被加热工艺物料出口温度必须高于其水合物露点(或冰点),一般高5 ~ 10°C。
8.7 换热器的设计温度应高于最大操作温度,一般高10~30°C(详见BCD⋅41A2-94)。
9 管壳式换热器接管位置的选取换热器接管位置建议遵循下列原则:被加热或被蒸发的流体,不论是在管侧或壳侧,应从下向上流动被冷凝的流体,不论是在管侧或壳侧,应从上向下流动被冷却流体的流动方向,应从管线经济角度考虑而定10 结构参数的选取10.1换热管的选取管子必须能够承受:内、外侧的压力;两侧的温度;由管、壳膨胀差所引起的热应力;管侧和壳侧流体的腐蚀性。