列管式換熱器的設(shè)計(jì)和選用

1、列管式換熱器的設(shè)計(jì)和選用流速的選擇流體在管程或殼程中的流速，不僅直截了當(dāng)阻礙表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，而且阻礙污垢熱阻，從而阻礙傳熱系數(shù)的大小，專(zhuān)門(mén)關(guān)于含有泥沙等較易沉積顆粒的流體，流速過(guò)低甚至可能導(dǎo)致管路堵塞，嚴(yán)峻阻礙到設(shè)備的使用，但流速增大，又將使流體阻力增大。因此選擇適宜的流速是十分重要的。按照體會(huì)，表4.7.1及表4.7.2列出一些工業(yè)上常用的流速范疇，以供參考表4.7.1列管換熱器內(nèi)常用的流速范疇流體種類(lèi)流速m/s管程殼程一樣液體0.50.30.21.5宜結(jié)垢液體>1>0.5氣體530315表4.7.2液體在列管換熱器中流速（在鋼管中）液體粘度N£，謂-10最大流速m/s&

2、gt;15000.610005000.755001001.1100531.53511.8>12.4換熱管規(guī)格和排列的選擇換熱管直徑越小，換熱器單位體積的傳熱面積越大。因此，關(guān)于潔凈的流體管徑可取小些。但關(guān)于不潔凈或易結(jié)垢的流體，管徑應(yīng)取得大些，以免堵塞。考慮到制造和修理的方便，加熱管的規(guī)格不宜過(guò)多。目前我國(guó)試行的系列標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定采納姆$*2.5和019乂2兩種規(guī)格，對(duì)一樣流體是習(xí)慣的。此外，還有熱£“2.5,。57X2.5的無(wú)縫鋼管和025X2葉二5的耐酸不銹鋼管。按選定的管徑和流速確定管子數(shù)目，再按照所需傳熱面積，求得管子長(zhǎng)度。實(shí)際所取管長(zhǎng)應(yīng)按照出廠的鋼管長(zhǎng)度合理截用。我國(guó)生產(chǎn)的

3、鋼管長(zhǎng)度多為6m、9m,故系列標(biāo)準(zhǔn)中管長(zhǎng)有1.5,2,3,4.5,6和9m六種，具中以3m和6m更為普遍。同時(shí)，管子的長(zhǎng)度又應(yīng)與管徑相習(xí)慣，一樣管長(zhǎng)與管徑之比，即L/D約為46。管子的排列方式有等邊三角形和正方形兩種（圖4.7.11a,圖4.7.11b）。與正方形相比，等邊三角形排列比較緊湊，管外流體湍動(dòng)程度高，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)大。正方形排列雖比較松散，傳熱成效也較差，但管外清洗方便，對(duì)易結(jié)垢流體更為適用。如將正方形排列的管束斜轉(zhuǎn)45。安裝（圖4.7.110,可在一定程度上提升表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。折流擋板安裝折流擋板的目的是為提升管外表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，為取得良好的成效,擋板的形狀和間距必須適當(dāng)。對(duì)圓缺形擋板

4、而言，弓形缺口的大小對(duì)殼程流體的流淌情形有重要阻3匕礙。由,4.7.12傳熱汰小都會(huì)產(chǎn)生"死區(qū)"，既不利于a.切除過(guò)少b.切除適當(dāng)c.切除過(guò)多圖4.7.12擋板切除對(duì)流淌的阻礙擋板的間距對(duì)殼體的流淌亦有重要的阻礙。間距太大，不能保證流體垂直流過(guò)管束，使管外表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)下降；間距太小，不便于制造和檢修，阻力缺失亦大。一樣取擋板間距為殼體內(nèi)徑的0.21.0倍。我國(guó)系列標(biāo)準(zhǔn)中采納的擋板間距為：固定管板式有100,150,200,300,450,600,700mm七種浮頭式有100,150,200,250,300,350,450（或480）,600mm八種。（2）流體通過(guò)換熱器時(shí)阻

5、力的運(yùn)算換熱器管程及殼程的流淌阻力，常常操縱在一定承諾范疇內(nèi)。若運(yùn)算結(jié)果超過(guò)承諾值時(shí)，則應(yīng)修改設(shè)計(jì)參數(shù)或重新選擇其他規(guī)格的換熱器。按一樣體會(huì)，關(guān)于液體常操縱在104105Pa范疇內(nèi)，關(guān)于氣體則以103104Pa為宜。止匕外，也可依據(jù)操作壓力不同而有所差別，參考下表。換熱器操作承諾壓降換熱器操作壓力P（Pa）承諾壓降A(chǔ)P<105（絕對(duì)壓力）0105（表壓）>105（表壓）0.1P0.5P>5X104Pa殼程阻力缺失關(guān)于殼程阻力缺失的運(yùn)算，由于流淌狀態(tài)比較復(fù)雜，提出的運(yùn)算公式較多，所得運(yùn)算結(jié)果相差許多。下面為埃索法運(yùn)算殼程阻力缺失的公式：式中檢-殼程總阻力缺失，N/；“片-流過(guò)管

6、束的阻力缺失，加，一；舄-流過(guò)折流板缺口的阻力缺失，N后；Fs-殼程阻力結(jié)垢校正系數(shù)，對(duì)液體可取Fs=1.15,對(duì)氣體或可凝蒸汽取Fs=1.0;Ns-殼程數(shù);又管束阻力缺失折流板缺口阻力缺失鵬二也%/%+1）0 DA = (3.5-)髀口式中%-折流板數(shù)目；陽(yáng)一橫過(guò)管束中心的管子數(shù)，關(guān)于三角形排列的管束，明”I】畔;關(guān)于正方形排列的管束，叼”19冽I/為每一殼程的管子總數(shù)；B-折流板間距，m;D-殼程直徑，m;%-按殼程流通截面積或按其截面積運(yùn)算所得的殼程流速，m/s;F-管子排列形式對(duì)壓降的校正系數(shù)，對(duì)三角形排列F=0.5,對(duì)正方形排列F=0.3,對(duì)正方形斜轉(zhuǎn)45°,F=04;“3

7、工-殼程流體摩擦系數(shù)，按照',由圖4.7.13求出（圖中t為管子中心距），當(dāng)R%,5°°亦可由下式求出：因1%正比于B,由式4.7.4可知，管束阻力缺失片，差不多上正比于百，即1若拍板 倍。因此， 同理，殼程圖4.7.13殼程摩擦系數(shù)f0與Re0的關(guān)系列管式換熱器的設(shè)計(jì)和選用(續(xù))(3)列管式換熱器的設(shè)計(jì)和選用的運(yùn)算步驟設(shè)有流量為去qm,h的熱流體，需從溫度T1冷卻至T2,可用的冷卻介質(zhì)入口溫度t1,出口溫度選定為t2。由此已知條件可算出換熱器的熱流量Q和逆流操作的平均推動(dòng)力加。按照傳熱速率差不多方程：。=KA&=441當(dāng)Q和加二已知時(shí)，要求取傳熱面積A必須

8、知K和4則是由傳熱面積A的大小和換熱器結(jié)構(gòu)決定的?？梢?jiàn)，在冷、熱流體的流量及進(jìn)、出口溫度皆已知的條件下，選用或設(shè)計(jì)換熱器必須通過(guò)試差運(yùn)算，按以下步驟進(jìn)行。 初選換熱器的規(guī)格尺寸 初步選定換熱器的流淌方式，保證溫差修正系數(shù)£上2大于0.8,否則應(yīng)改變流淌方式，重新運(yùn)算。 運(yùn)算熱流量Q及平均傳熱溫差tm,按照體會(huì)估量總傳熱系數(shù)K估，初估傳熱面積A估。 選取管程適宜流速，估算管程數(shù)，并按照A估的數(shù)值，確定換熱管直徑、長(zhǎng)度及排列。 運(yùn)算管、殼程阻力在選擇管程流體與殼程流體以及初步確定了換熱器要緊尺寸的基礎(chǔ)上，就能夠運(yùn)算管、殼程流速和阻力，看是否合理?；蛘呦冗x定流速以確定管程數(shù)NP和折流板間距B再運(yùn)算壓力降是否合理。這時(shí)NP與B是能夠調(diào)整的參數(shù)，如仍不能滿足要求，可另選殼徑再進(jìn)行運(yùn)算，直到合理為止。 核算總傳熱系數(shù)分別運(yùn)算管、殼程表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，確定污垢熱阻，求出總傳系數(shù)K計(jì),并與估算時(shí)所取用的傳熱系數(shù)K估進(jìn)行比較。如