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列管式換熱器選用計算中有關問題

來源:曾工 發布時間:2020-07-18 次瀏覽

(一)流體流經管程或殼程的選擇原則:

① 不清潔或易結垢的流體宜走容易清洗的一側。

② 腐蝕性流體宜走管程,以免殼體和管束同時被腐蝕。

③ 壓力高的宜走管程,以避免制造較厚的殼體。

④ 為增大對流傳熱系數,需要提高流速的流體宜走管程,因管程流通截面積一般比殼程小。

⑤ 兩流體溫差較大時,對于固定管板式換熱器,宜將對流傳熱系數大的流體走殼程,以減小管壁與殼體的溫差,減小熱應力。

⑥ 蒸汽冷凝宜選殼程,以利于排出冷凝液。

⑦ 需要冷卻的流體宜走殼程,便于散熱。但溫度很高,其熱能可以利用,宜走管程,以減少熱損失。

⑧ 黏度大或流量較小的流體,宜走殼程,因折流板的作用,在低Re下(Re>100)即可達到湍流。

以上各點往往不能兼顧,視具體問題而抓主要方面。


特別說明:衛生級雙管板換熱器,應用在制藥行業時,純化水、注射用水或藥液,因高潔凈度的要求,宜選走管程。


(二)流體流速的選擇:

流速增大,不僅對流傳熱系數增大,也可減少雜質沉積或結垢,但流體阻力也相應增大。故應選擇適宜的流速。

通常為了使流體流經換熱器的壓力降不超過Δp=10~100kPa(液體)、Δp=1~10kPa(氣體)范圍,應使Re不超過Re=5×103~2×104(液體),Re=104~105(氣體)范圍。


(三)換熱管規格和排列方式:

對一定的傳熱面積而言,傳熱管管徑越小,換熱器單位體積的傳熱面積越大。對清潔的流體,管徑可取小些;而對于黏度較大或易結垢的流體,考慮管束的清洗方便或避免管子堵塞,管徑可選大些。

管長的選用應考慮管材的合理使用及便于清洗維護。

管板上管子的排列方式常用的有正三角形排列、正方形直列和正方形錯列。

列管式換熱器選用計算中有關問題(圖1)

正三角形排列較緊湊,相同殼體直徑的換熱器排列的管子較多,傳熱效果也較好,但管外清洗較困難;正方形排列,管外清洗方便,適于殼程流體易結垢的情況,但其傳熱系數小于正三角形排列的;若將管束傾斜45°安裝,即正方形錯列,可適當增強傳熱效果。


特別說明:衛生級毛細管換熱器,因管徑很?。ū热缤鈴?mm、4mm),且采用正三角形排列,故相對于常規列管式換熱器,單位體積換熱面積更大;又因毛細管內、外表面光潔度較高,又采用直通無殘留設計,特別適合制藥行業較清潔的流體,即使流體含有懸浮物,也因毛細管內光潔度高、流速快,不容易沉積和結垢,也容易沖洗。


(四)折流擋板:

換熱器內安裝折流擋板使為了提高殼程流體的對流傳熱系數。為了獲得良好效果,折流擋板的尺寸和間距必須適當。對于常用的圓缺形擋板,弓形切口太大或太小,都會產生流動“死區”,不利于傳熱,且增加流體阻力。

列管式換熱器選用計算中有關問題(圖2)

一般切口高度與直徑之比為0.15~0.45。常見的是0.20和0.25兩種。

擋板間距過小,流體阻力更大;間距更大,不能保證流體垂直通過管束,降低了對流傳熱系數。一般取殼體直徑的0.2~1.0倍,再取一圓整數。


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