管壳式换热器的选用及校核计算
一、选用及设计原则
1.换热器形式的选择:
综合考虑冷热流体的温差及壳程流体的性质。
2.管子的规格及排列方式
规格:D19*2mm D25*2.5mm两种。
长度:1.5m/2m/3m/6m,其中3m和6m较多用
排列方式:正三角形排列,正方形直列,转角正方形排列。
3.流体的流速
3.1流速增加,对流传热系数增加,污垢热阻下降,总传热系数增加,传热面积A减少。
但流速增加,流动阻力增加,动力消耗增加。
3.2适宜的流速既要考虑经济权衡又要兼顾结构上的要求,充分利用工艺上允许的压强降来选择较高的流速是换热器设计的一条重要原则。
4.流程的选择:
4.1不洁净和易结垢的流体宜走管程,管内清洗方便。
4.2腐蚀性流体宜走管程,以免管束和壳体同时被腐蚀,管子便于清洗和检修
4.3压强高的流体宜走管程,以免壳程受压,节省壳体金属消耗量。
4.4饱和蒸汽宜走壳程,以便及时排除冷凝液,且蒸汽较洁净,以免污染壳程。
4.5被冷却的流体宜走壳程,便于散热,增强冷却效果。
4.6有毒流体宜走管程,以减少向环境泄漏的机会。
4.7粘度大的液体或流量小的流体宜走壳程,使其在较小的Re时达到湍流。
4.8若两流体的温差较大,对流传热系数大的流体宜走壳程,以减少管壁和壳壁的温度差。
5.换热器的终温
5.1冷热流体两端的温度由工艺条件规定。
5.2加热介质或冷却介质出口温度需由设计者确定。
5.3设计中,冷却水两端温差可取5~10℃。
6.材料选用
6.1根据操作压强、温度及流体的腐蚀性等来选用。
6.2金属材料:碳钢、低合金钢、不锈钢、铜和铝。
6.3非金属材料:石墨、PTFE、玻璃。
6.4不锈钢和有色金属材料抗腐蚀性能好,但价格相对较高。
7.管程和壳程数的确定:
为了提高管内流速,可采用多管程。但是管程数过多,导致管程流动阻力加大,增加动力费用;同时多程会使平均温度差下降;此外多程隔板使管板上可利用的面积减少,设计时应考虑这些问题。
列管式换热器的系列标准中管程数有1/2/4/6等四种,采用多程时,通常使每程的管子数大致相等。
二、选用及设计步骤
1.计算并初选设备规格;
2.核算总传热系数K;
3.核算传热面积A;
4.计算管、壳程压强降。