常见换热器结构及优缺点
u 形管式换热器型式与基本参数

U形管式换热器是一种常用的换热设备,其结构简单、换热效率高,广泛应用于化工、石油、电力等工业领域。
本文将从型式和基本参数两个方面对U形管式换热器进行介绍。
一、型式1. 单U管式换热器单U管式换热器是最简单的一种型式,其U形管只有一根,并且通过管板上的单侧进出口管束进行热交换。
适用于换热量小、压力低的场合。
2. 双U管式换热器双U管式换热器有两个并排的U形管,各自通过管板上的进出口进行热交换。
其结构相对复杂,但换热效率更高,能够承受更高的压力和温度。
适用于换热量大、压力高的场合。
3. 四通管式换热器四通管式换热器是在U形管两端分别连接两根直管,形成四通管结构,通过这种结构可以更方便地进行清洗和维护。
四通管结构也使得换热器的使用寿命更长。
二、基本参数1. 管束数目管束数目是指U形管束的数量,不同的使用场合要求不同的管束数目,一般情况下,管束数目越多,换热效率越高,但同时也会增加设备的成本和维护难度。
2. 材质U形管式换热器的材质一般为碳钢、不锈钢、合金钢等,根据工作介质的特性和工作条件的要求选择合适的材质,以确保设备的安全稳定运行。
3. 温度和压力温度和压力是决定U形管式换热器工作参数的重要因素,根据工作介质的温度和压力要求选择适当的换热器型号和材质,确保在工作过程中设备能够稳定运行。
4. 面积换热器的换热面积直接影响了其换热效率,根据需要确定换热面积大小,一般情况下,换热面积越大,换热效率越高。
U形管式换热器的型式和基本参数是决定其工作性能和应用范围的关键因素,正确选择合适的型式和基本参数对于设备的稳定运行和高效工作至关重要。
在实际应用中,根据具体使用场合和工艺要求,认真选择合适的U形管式换热器型式和基本参数,才能更好地发挥其换热效果。
U形管式换热器作为一种常见的换热设备,其结构简单,运行稳定,换热效率高,因此在工业生产中得到了广泛的应用。
本文将继续对U形管式换热器的工作原理、优缺点和应用领域等方面进行扩写,并对其未来发展趋势进行分析。
换热器分类和特点

换热器分类和特点
1. 板式换热器啊,那可是换热器家族里的小巧精灵!就像你家里那精致的小摆件,体积不大但功能强大。
你看,在一些需要紧凑空间的地方,它就能大显身手啦!比如说小型的暖通系统。
2. 管式换热器,这可是个厉害的家伙!像个大力士一样,能承受很大的压力和温度呢!大型化工厂不就经常用它嘛,那可真是稳定运行的保障啊!
3. 翅片管式换热器,哎呀呀,就像是给换热器穿上了超级保暖的羽绒服!加大了换热面积呢。
汽车的散热器不就是用它来保证汽车不“发烧”嘛!
4. 螺旋板式换热器,这多特别呀,像一条盘旋的巨龙!弯曲的设计让它在一些特殊工况下表现超棒的哟,想想那些不走寻常路的工业流程就懂啦!
5. 板翅式换热器,嘿,这就是个结合体呀!兼具了板式和翅片式的优点呢,难道不是很牛?航天领域用它来保障设备的正常运行,厉害吧!
6. 沉浸式换热器,哇哦,就像人泡在温泉里一样,那是全方位的接触换热呀!在一些需要简单直接换热的场合,它可不会让人失望,好比家用的热水器啊。
7. 喷淋式换热器,你想想,就像给换热器冲了个舒服的热水澡!让换热更加高效快速。
食品加工行业很多就靠它来保持温度呢!
8. 蓄热式换热器,这可是个能“存能量”的宝贝呀!就好像你存钱一样,把热量存起来等需要的时候再用。
钢铁厂的余热回收不就常用它嘛。
9. 混合式换热器,那真的是各种方式都来一点呀,超级灵活的呢!像个多面手一样。
在一些复杂的工艺中,它能自如应对,多厉害呀!
总之呀,换热器的种类这么多,各有各的特点和用处,我们可真得好好了解它们,才能让它们在合适的地方发挥最大的作用呀!。
常见换热器的种类及特点

常见换热器的种类及特点换热器是将热量从一个物质传递到另一个物质的设备,常见的换热器种类包括壳管式换热器、板式换热器、螺旋板式换热器、换热管束和换热器组件等。
每种换热器都有其独特的特点和适用场景。
1. 壳管式换热器壳管式换热器是最常见的一种换热器,由一个外壳和多个内置管子组成。
热传导通过管壁实现,热量从热源通过管内流体流向冷却介质。
壳管式换热器具有结构简单、适用性广、换热效率高的特点。
常见的壳管式换热器有固定式和浮动式两种,固定式适用于高温高压场合,浮动式适用于温差较大的情况。
2. 板式换热器板式换热器由多个金属板组成,热传导通过板之间的薄层流体实现。
板式换热器具有体积小、传热效率高、清洗方便等特点。
板式换热器适用于低温低压场合,如冷却水、空调系统等。
3. 螺旋板式换热器螺旋板式换热器是将螺旋板组装在两个端盖上形成的,通过螺旋板的旋转实现热传导。
螺旋板式换热器具有体积小、传热效率高、清洗方便等特点。
螺旋板式换热器适用于高温高压场合。
4. 换热管束换热管束是将多根直径较小的管子束缚在一起,通过管壁实现热传导。
换热管束具有结构紧凑、传热效率高、适用性广的特点。
换热管束适用于高温高压场合。
5. 换热器组件换热器组件是由多个换热器组成的系统,可以根据不同的需求组合和调整。
换热器组件具有灵活性高、适应性强的特点。
换热器组件适用于需要灵活配置和调整的场合。
以上是常见的换热器种类及其特点。
根据不同的工作条件和需求,选择适合的换热器可以提高换热效率,降低能耗,实现更加有效的热量传递。
容积式换热器及类型构造和优缺点

容积式换热器及类型构造和优缺点容积式换热器及类型构造与优缺点有哪些?容积式换热器重要由贮水罐体、换热盘管管束、热媒进出口、冷热水进出口及各种仪表和安全阀接口等构成。
容积式换热器可省掉热水箱(罐),热媒通人盘管管束与罐体内的水进行换热,使罐内水温上升而达到使用热水要求,属间接加热方式。
容积式换热器种类很多,从外型上可分立式和卧式换热器;从热媒性质可分汽水型和水水型,即热媒可采纳蒸汽或高温水;从罐体内结构而分有容积式和半容积式(半即热浮动盘管式)等类型。
容积式换热器,其罐体内充分水,冷水自换热器底部进入,热水从罐体顶部流出。
在水流动过程中会形成局部滞流区(冷水区),换热不充分,水温上升较慢,尤其在卧式容积式换热器中更为明显。
容积式换热器的盘管管束固定在罐体内,通入热媒,换热较差。
同时,盘管管束上极易结水垢,水垢又导致传热本领降低,所以在运行中需常常检修除垢,加添维护和修理的难度和工作量。
目前,较少采纳该种形式的换热器。
容积式换热器因换热效率较低,又罐体较大,占地或占空间位置较大,一般卧式容积式换热器可设在高位(或低位)混凝土支墩上,立式可安装在地面混凝土墩上。
容积式换热器具有贮水量大,供水安全稳定的优点。
为提高换热本领,盘管管束可采纳紫铜管制作。
半容积浮动盘管又称半即热浮动盘管换热器,重要由罐体、浮动盘管管束、冷热水进出口、热媒(高压蒸汽或高温水)进出口、压力表、温度计、温度调整阀、压力调整调、电控箱、安全阀等构成。
半容积浮动盘管换热器的罐体内贮有较少的水量(又称有限量贮水),热媒进人浮动盘管管束内与从罐体底部进人的被加热的冷水进行热交换,被热媒加热后的水从罐体顶部流出以充足用户的要求。
虽贮水量较少但却能快速补充热量,通过温度调整阀等掌控,一般在热媒流量较为稳定时也会达到较好的效果,由于热媒和被加热的冷水的流动采纳了加强传热的措施,同时因盘管管束是在水中处于浮动状态,使被加热的水在罐体内产生扰动,这种扰动强化了传热效果,使盘管传热效率提高。
四种换热器的结构特点及优缺点

四种换热器的结构特点及优缺点3、四种换热器的结构特点及优缺点。
(1)固定管板式换热器组成:管箱、管板、换热管、壳体、折流板或支撑板、拉杆、定距管等。
结构特点:管板与壳体之间采用焊接连接。
两端管板均固定,可以是单管程或多管箱,管束不可拆,管板可延长兼作法兰。
优点:结构简单,制造方便,在相同管束情况下其壳体内径最小,管程分程较方便。
缺点:壳程无法进行机械清洗,壳程检查困难,壳体与管子之间无温差补偿元件时会产生较大的温差应力,即温差较大时需采用膨胀节或波纹管等补偿元件以减小温差应力。
(2)浮头式换热器组成:管箱、管板、换热管、壳体、折流板或支撑板、拉杆、定距管、钩圈、浮头盖等。
结构特点:一端管板与壳体固定,另一端管板(浮动管板)与壳体之间没有约束,可在壳体内自由浮动。
只能为多管程,布管区域小于固定管板式换热器,管板不能兼作法兰,一般有管束滑道。
优点:不会产生温差应力,浮头可拆分,管束易于抽出或插入,便于检修和清洗。
缺点:结构较复杂,操作时浮头盖的密封情况检查困难。
(3)U形管式换热器组成:管箱、管板、U形换热管、壳体、折流板或支撑板、拉杆、定距管等。
结构特点:只有一个管板和一个管箱,壳体与换热管之间不相连,管束能从壳体中抽出或插入。
只能为多管程,管板不能兼作法兰,一般有管束滑道。
总重轻于固定管板式换热器。
优点:结构简单,造价较低,不会产生温差应力,外层管清洗方便。
缺点:管内清洗因管子成U形而较困难,管束内围换热管的更换较困难,管束的固有频率较低易激起振动。
(4)填料函式换热器组成:管箱、管板、管束、壳体、折流板或支撑板、拉杆、定距管、填料函等。
结构特点:一侧管箱可以滑动,壳体与滑动管箱之间采用填料密封。
管束可抽出,管板不兼作法兰。
优点:填料函结构较浮头简单,检修清洗方便;无温差应力,(具备浮头式换热器的优点,消除了固定管板式换热器的缺点)。
缺点:密封性能较差,不适用于易挥发、易燃、易爆和有毒介质。
各种类型换热器结构原理及特点(图文并茂)

各种类型换热器结构原理及特点(图文并茂)板式换热器的构造原理、特点板式换热器是由许多波纹形的传热板片,按一定的间隔,通过橡胶垫片压紧组成的可拆卸的换热设备。
板片组装时,两组交替排列,板与板之间用粘结剂把橡胶密封板条固定好,其作用是防止流体泄漏并使两板之间形成狭窄的网形流道,换热板片压成各种波纹形,以增加换热板片面积和刚性,并能使流体在低流速成下形成湍流,以达到强化传热的效果。
板上的四个角孔,形成了流体的分配管和泄集管,两种换热介质分别流入各自流道,形成逆流或并流通过每个板片进行热量的交换。
板式换热器结构图螺旋板式换热器的构造原理、特点“螺旋板式换热器是用薄金属板压制成具有一定波纹形状的换热板片,然后叠装,用夹板、螺栓紧固而成的一种换热器。
工作流体在两块板片间形成的窄小而曲折的通道中流过。
冷热流体依次通过流道,中间有一隔层板片将流体分开,并通过此板片进行换热。
螺旋板式换热器是一种高效换热器设备,适用汽-汽、汽-液、液-液,对液传热。
”结构形式可分为不可拆式(Ⅰ型)螺旋板式及可拆式(Ⅱ型、Ⅲ型)螺旋板式换热器。
螺旋板式换热器结构图列管式换热器的构造原理、特点列管式换热器(又名列管式冷凝器),按材质分为碳钢列管式换热器,不锈钢列管式换热器和碳钢与不锈钢混合列管式换热器三种,按形式分为固定管板式、浮头式、U型管式换热器,按结构分为单管程、双管程和多管程,传热面积1~500m2,可根据用户需要定制。
列管式换热器结构图管壳式换热器的构造原理、特点管壳式换热器(shell and tube heat exchanger)又称列管式换热器。
是以封闭在壳体中管束的壁面作为传热面的间壁式换热器。
这种换热器结构简单、造价低、流通截面较宽、易于清洗水垢;但传热系数低、占地面积大。
可用各种结构材料(主要是金属材料)制造,能在高温、高压下使用,是应用最广的类型。
管壳式换热器有固定管板式汽-水换热器、带膨胀节管壳式汽-水换热器、浮头式汽-水换热器、U形管壳式汽-水换热器、波节型管壳式汽-水换热器、分段式水-水换热器等几种类型。
换热器基本结构及性能特点

shell-and tube heat exchangers
(管壳式换热器)
封头shell cover 固定管法兰stationary head flange-channel
放气接口vent connection
膨胀节expansion joint
壳体shell
管程tube(side)pass
壳体接管
换热器的基本结构 和性能特点
换热器的基本结构和性能特点
在工业生产中,要实现热量的传递,须采用一定 的设备,此种传递热量的设备,称换热器或热交换 器。
换热器广泛应用于各种工业生产过程中,其主要 用途适用于加热、冷却、蒸发、冷凝、干燥等方面, 因其使用的条件不同,其容量、压力、温度等变动 范围较大,为了适应不同的用途,存在各种形式及 结构的换热器。
正三角形排列:
优点:管子较多,传热系数较大; 缺点:管外机械清洗较为困难,管外流体的流动阻力较大。
正方形排列:
(1)在相同的管板面积上可配置的传热管最少 (2)易于用机械清洗管外壁
同心圆排列:
(1)靠近壳体的地方管子分布比较均匀; (2)在壳体直径很小的换热器中可排列的管子数目比正三角形多。
换热器的基本结构和性能特点
主要由壳体、管束、管板、折流挡板和封头等组成。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。
目前工业生产中采用的主要有固定管板式,浮头式和U型 管式三类。其主要构造都是在一圆筒形壳体内设置许多平行管 组成的管束构成的。 换热器的基本结构和性能特点
换热器的基本结构和性能特点
按换热器传热面形状和结构分类
(1)管式换热器:管式换热器通过管子壁面进行传热,按传热管 的结构不同,可分为列管式换热管、套管式换热器、蛇管式换 热器和翅片管式换热器等几种。管式换热器应用最广。 (2)板式换热器:板式换热器通过板面进行传热,按传热板的结 构形式,可分为平板式换热器、螺旋板式换热器、板翅式换热 器和热板式换热器。 (3)特殊形式换热器:这类换热器是指根据工艺特殊的要求而设 计的具有特殊结构的换热器。如回转式换热器、热管式换热器、 空气冷却器等。
十一种换热器工作原理和特点图文讲解

十一种换热器工作原理和特点图文讲解一、换热器1、U形管式换热器每根管子都弯成U形,固定在同一侧管板上,每根管可以自由伸缩,也是为了消除热应力。
性能特点:(1)优点此类换热器的特点是管束可以自由伸缩,不会因管壳之间的温差而产生热应力,热补偿性能好;管程为双管程,流程较长,流速较高,传热性能较好;承压能力强;管束可从壳体内抽出,便于检修和清洗,且结构简单,造价便宜。
(2)缺点是管内清洗不便,管束中间部分的管子难以更换,又因最内层管子弯曲半径不能太小,在管板中心部分布管不紧凑,所以管子数不能太多,且管束中心部分存在间隙,使壳程流体易于短路而影响壳程换热。
此外,为了弥补弯管后管壁的减薄,直管部分需用壁较厚的管子。
这就影响了它的使用场合,仅宜用于管壳壁温相差较大,或壳程介质易结垢而管程介质清洁及不易结垢,高温、高压、腐蚀性强的情形。
2、沉浸式蛇管换热器沉浸式蛇管换热器以蛇形管作为传热元件的换热器,是间壁式换热器种类之一。
根据管外流体冷却方式的不同,蛇管式换热器又分为沉浸式和喷淋式。
(1)优点这是一种古老的换热设备。
它结构简单,制造、安装、清洗和维修方便,便于防腐,能承受高压,价格低廉,又特别适用于高压流体的冷却、冷凝,所以现代仍得到广泛应用。
(2)缺点由于容器体积比管子的体积大得多、笨重、单位传热面积金属耗量多,因此管外流体的表面传热系数较小。
为提高传热系数,容器内可安装搅拌器。
3、列管式换热器冷流体走管内,热流体经折流板走管外,冷、热流体通过间壁换热。
性能特点:列管式换热器的结构比较简单、紧凑、造价便宜,但管外不能机械清洗。
此种换热器管束连接在管板上,管板分别焊在外壳两端,并在其上连接有顶盖,顶盖和壳体装有流体进出口接管。
通常在管外装置一系列垂直于管束的挡板。
同时管子和管板与外壳的连接都是刚性的,而管内管外是两种不同温度的流体。
因此,当管壁与壳壁温差较大时,由于两者的热膨胀不同,产生了很大的温差应力,以至管子扭弯或使管子从管板上松脱,甚至毁坏换热器。
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6.7 换热器换热器是化工、石油、食品及其他许多工业部门的通用设备,在生产中占有重要地位。
化工生产中,换热器可作为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等,应用甚为广泛。
由于生产规模、物料的性质、传热的要求等各不相同,故换热器的类型也是多种多样。
根据冷、热流体热量交换的原理和方式基本上可分为三大类:混合式、蓄热式、间壁式。
6.7.1 直接接触式(混合式)在这类换热器中,冷热两种流体通过直接混合进行热量交换。
在工艺上允许两种流体相互混合的情况下,这是比较方便和有效的,且其结构比较简单。
直接接触式换热器常用于气体的冷却或水蒸汽的冷凝。
6.7.2 蓄热式蓄热式换热器又称为蓄热器,它主要由热容量较大的蓄热室构成,室中可填耐火砖或金属带等作为填料。
当冷、热两种流体交替地通过同一蓄热室时,即可通过填料将得自热流体的热量,传递给冷流体,达到换热的目的。
这类换热器的结构简单,且可耐高温,常用于气体的余热及其冷量的利用。
其缺点是设备体积较大,而且两种流体交替时难免有一定程度的混合。
6.7.3 间壁式这一类换热器的特点是在冷热两种流体之间用一金属壁(或石墨等导热性好的非金属)隔开,以使两种流体在不相混合的情况下进行热量交换。
由于在三类换热器中,间壁式换热器应用最多,因此下面重点讨论间壁式换热器。
(1)夹套式换热器结构:夹套装在容器外部,在夹套和容器壁之间形成密闭空间,成为一种流体的通道。
优点:结构简单,加工方便。
缺点:传热面积A小,传热效率低。
用途:广泛用于反应器的加热和冷却。
为了提高传热效果,可在釜内加搅拌器或蛇管和外循环。
(2)沉浸式蛇管换热器结构:蛇管一般由金属管子弯绕而制成,适应容器所需要的形状,沉浸在容器内,冷热流体在管内外进行换热。
优点:结构简单,便于防腐,能承受高压。
缺点:传热面积不大,蛇管外对流传热系数小,为了强化传热,容器内加搅拌。
(3)喷淋式换热器结构:冷却水从最上面的管子的喷淋装置中淋下来,沿管表面流下来,被冷却的流体从最上面的管子流入,从最下面的管子流出,与外面的冷却水进行换热。
在下流过程中,冷却水可收集再进行重新分配。
优点:结构简单、造价便宜,能耐高压,便于检修、清洗,传热效果好。
缺点:冷却水喷淋不易均匀而影响传热效果,只能安装在室外。
用途:用于冷却或冷凝管内液体。
(4)套管式换热器结构:由不同直径组成的同心套管,可根据换热要求,将几段套管用U形管连接,目的增加传热面积;冷热流体可以逆流或并流。
优点:结构简单,加工方便,能耐高压,传热系数较大,能保持完全逆流使平均对数温差最大,可增减管段数量应用方便。
缺点:结构不紧凑,金属消耗量大,接头多而易漏,占地较大。
用途:广泛用于超高压生产过程,可用于流量不大,所需传热面积不多的场合。
(5)列管式换热器(管壳式换热器)列管式换热器又称为管壳式换热器,是最典型的间壁式换热器,历史悠久,占据主导作用。
主要由壳体、管束、管板、折流挡板和封头等组成。
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,大型装置中普遍采用。
为提高壳程流体流速,往往在壳体内安装一定数目与管束相互垂直的折流挡板。
折流挡板不仅可防止流体短路、增加流体流速,还迫使流体按规定路径多次错流通过管束,使湍动程度大为增加。
常用的折流挡板有圆缺形和圆盘形两种,前者更为常用。
壳体内装有管束,管束两端固定在管板上。
由于冷热流体温度不同,壳体和管束受热不同,其膨胀程度也不同,如两者温差较大,管子会扭弯,从管板上脱落,甚至毁坏换热器。
所以,列管式换热器必须从结构上考虑热膨胀的影响,采取各种补偿的办法,消除或减小热应力。
根据所采取的温差补偿措施,列管式换热器可分为以下几个型式。
(1)固定管板式壳体与传热管壁温度之差大于50 C,加补偿圈,也称膨胀节,当壳体和管束之间有温差时,依靠补偿圈的弹性变形来适应它们之间的不同的热膨胀。
(2)浮头式两端的管板,一端不与壳体相连,可自由沿管长方向浮动。
当壳体与管束因温度不同而引起热膨胀时,管束连同浮头可在壳体内沿轴向自由伸缩,可完全消除热应力。
特点:结构较为复杂,成本高,消除了温差应力,是应用较多的一种结构形式。
(3)U型管式把每根管子都弯成U形,两端固定在同一管板上,每根管子可自由伸缩,来解决热补偿问题。
特点:结构较简单,管程不易清洗,常为洁净流体,适用于高压气体的换热。
6.7.4 管壳式换热器的设计和选用(1)设计和选用时应考虑的问题除了前面讲过流体的流向,流速和流体出口温度的选择外,还应考虑:① 冷热流体流动通道的选择a 、不洁净或易结垢的液体宜在管程,因管内清洗方便,但U 形管式的不宜走管程;b 、腐蚀性流体宜在管程,以免管束和壳体同时受到腐蚀;c 、压力高的流体宜在管内,以免壳体承受压力;d 、饱和蒸汽宜走壳程,饱和蒸汽比较清洁,而且冷凝液容易排出;e 、被冷却的流体宜走壳程,便于散热;f 、若两流体温差大,对于刚性结构的换热器,宜将给热系数大的流体通入壳程,以减小热应力;g 、流量小而粘度大的流体一般以壳程为宜,因在壳程100>Re 即可达到湍流。
但这不是绝对的,如果流动阻力损失允许,将这种流体通入管内并采用多管程结构,反而会得到更高的给热系数。
以上各点常常不可能同时满足,而且有时还会相互矛盾,故应根据具体情况,抓住主要方面,作出适宜的决定。
② 流动方式的选择除逆流和并流之外,在列管式换热器中冷、热流体还可以作各种多管程多壳程的复杂流动。
当流量一定时,管程或壳程越多,对流传热系数越大,对传热过程越有利。
但是,采用多管程或多壳程必导致流体阻力损失,即输送流体的动力费用增加。
因此,在决定换热器的程数时,需权衡传热和流体输送两方面的损失。
当采用多管程或多壳程时,列管式换热器内的流动形式复杂,对数平均值的温差要加以修正。
③ 换热管规格和排列选择换热管直径越小,换热器单位容积的传热面积越大。
因此对于洁净的流体管径可取得小些。
但对于不洁净或易结垢的流体,管径应取的大些,以免堵塞。
为了制造和维修的方便,我国目前试行的系列标准规定采用φ19×2mm 和φ25×2.5mm 两种规格,管长有1.5、2.0、3.0、6.0m ,排列方式:正三角形、正方形直列和错列排列。
各种排列方式的优点: ⎪⎩⎪⎨⎧,给热系数大,管外流体湍流程度高等边三角形:排列紧凑热系数正方形错列:可提高给但给热效果较差正方形排列:易清洗, ④ 折流挡板安装折流挡板的目的是为提高壳程对流传热系数,为取得良好的效果,挡板的形状和间距必须适当。
对圆缺形挡板而言,弓形缺口的大小对壳程流体的流动情况有重要影响。
由图可以看出,弓形缺口太大或太小都会产生"死区",既不利于传热,又往往增加流体阻力。
挡板的间距对壳体的流动亦有重要的影响。
间距太大,不能保证流体垂直流过管束,使管外表面传热系数下降;间距太小,不便于制造和检修,阻力损失亦大。
一般取挡板间距为壳体内径的0.2~1.0倍。
a.切除过少b.切除适当c.切除过多挡板切除对流动的影响 (2)管壳式换热器的给热系数给热系数包括管内流动的给热系数和壳程给热系数,管内流体的给热系数前面已经学过,而壳程的给热系数与折流挡板的形状、板间距,管子的排列方式、管径及管中心距等因素有关。
壳程中由于设有折流挡板,流体在壳程中横向穿过管束,流向不断变化,湍动增强,当100>Re 即可达到湍流状态。
(3)流体通过换热器的阻力损失① 管程阻力损失包括各程直管阻力损失1f h 、回弯阻力损失2f h 及换热器进出口阻力损失3f h 构成,其中3f h 可忽略不计。
p 21)(N f h h h t f f ft +=式中 t f —— 管程结垢校正系数,对三角形排列取1.5,正方形排列取1.4;p N ——管程数;221i i f u d l h λ= 式中 l ——换热管长度,m ; 2322i f u h = (2f h 包括回弯和进出口局部阻力及封头内流体转向的局部阻力之和,取阻力系数为3)管程阻力损失也可写成232p i t i t u N f d l p ρλ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=∆ 由于p N u i ∝,所以3P N p t ∝∆。
对同一换热器,若单程改为双程,阻力损失剧增为原来的8倍,而给热系数只增为原来的1.74倍,因此在选择换热器管程数时,应该兼顾传热与流体压降两方面的得失。
② 壳程阻力损失壳程由于流动状态比较复杂,结构参数较多,提出的公式较多,但可归结为22o u h fs ζ= 不同的计算公式,决定ζ和o u 的方法不同,计算结果往往不一致。
(4)对数平均温差的修正前面学过的对数平均温差m t ∆仅适用于纯并流或纯逆流的情况,当采用多管程或多壳程时,由于其内流动形式复杂,平均推动力m t ∆的计算式相当复杂。
为了方便,可将这些复杂流型的平均推动力的计算结果与进出口温度相同的纯逆流相比较,求出修正系数ψ,即逆m m t t ∆=∆ψ其中ψ的求法为:冷流体温升热流体温降=两流体最初温差冷流体温升=--=--==12211112),(t t T T R t T t t P R P f ψ 根据P ,R 值由图查出各种情况的ψ值。
在设计时注意应使ψ>0.8,为什么?因为①经济上不合理;②操作温度略有变动,则ψ下降很快,使操作不稳定。
(5)管壳式换热器的设计和选用步骤① 由已知条件计算传热量及逆流平均温差逆m t ∆逆m m t KA t KA Q ∆=∆=ψ由上式可知,要求A ,必须知道K ,ψ;而K 和ψ则是由传热面积A 的大小和换热器结构决定的。
因此,在冷、热流体的流量及进出口温度已知的条件下,选用或设计换热器必须通过试差计算。
② 初选换热器的尺寸规格a 、初步选定流体流动方式,由冷热流体的进出口温度计算温差修正系数ψ,应使ψ>0.8,否则应改变流动方式,重新计算;b 、依据经验估计总传热系数估K ,估算传热面积估A ;c 、根据估A ,根据系列标准选定换热管的直径、长度及排列;如果是选用,可根据估A 在系列标准中选用适当的换热器型号;③ 计算管程的压降和给热系数;a 、根据经验选定流速,确定管程数目,并计算管程压降t p ∆,若t p ∆>允t p ∆,必须调整管程数目重新计算。
b 、计算管内给热系数2α,若2α<估K ,则应改变管程数重新计算;若改变管程数使t p ∆>允t p ∆,则应重新估计估K ,另选一换热器型号进行试算。
④ 计算壳程压降和给热系数;a 、根据流速范围确定挡板间距,并计算壳程压降s p ∆,若s p ∆>允s p ∆,可增大挡板间距。