列管式换热器的设计和选用

1、列管式换热器的设计和选用流速的选择流体在管程或壳程中的流速，不仅直截了当阻碍表面传热系数，而且阻碍污垢热阻，从而阻碍传热系数的大小，专门关于含有泥沙等较易沉积颗粒的流体，流速过低甚至可能导致管路堵塞，严峻阻碍到设备的使用，但流速增大，又将使流体阻力增大。因此选择适宜的流速是十分重要的。按照体会，表4.7.1及表4.7.2列出一些工业上常用的流速范畴，以供参考表4.7.1列管换热器内常用的流速范畴流体种类流速m/s管程壳程一样液体0.50.30.21.5宜结垢液体>1>0.5气体530315表4.7.2液体在列管换热器中流速（在钢管中）液体粘度N£，谓-10最大流速m/s&

2、gt;15000.610005000.755001001.1100531.53511.8>12.4换热管规格和排列的选择换热管直径越小，换热器单位体积的传热面积越大。因此，关于洁净的流体管径可取小些。但关于不洁净或易结垢的流体，管径应取得大些，以免堵塞。考虑到制造和修理的方便，加热管的规格不宜过多。目前我国试行的系列标准规定采纳姆$*2.5和019乂2两种规格，对一样流体是习惯的。此外，还有热£“2.5,。57X2.5的无缝钢管和025X2叶二5的耐酸不锈钢管。按选定的管径和流速确定管子数目，再按照所需传热面积，求得管子长度。实际所取管长应按照出厂的钢管长度合理截用。我国生产的

3、钢管长度多为6m、9m,故系列标准中管长有1.5,2,3,4.5,6和9m六种，具中以3m和6m更为普遍。同时，管子的长度又应与管径相习惯，一样管长与管径之比，即L/D约为46。管子的排列方式有等边三角形和正方形两种（图4.7.11a,图4.7.11b）。与正方形相比，等边三角形排列比较紧凑，管外流体湍动程度高，表面传热系数大。正方形排列虽比较松散，传热成效也较差，但管外清洗方便，对易结垢流体更为适用。如将正方形排列的管束斜转45。安装（图4.7.110,可在一定程度上提升表面传热系数。折流挡板安装折流挡板的目的是为提升管外表面传热系数，为取得良好的成效,挡板的形状和间距必须适当。对圆缺形挡板

4、而言，弓形缺口的大小对壳程流体的流淌情形有重要阻3匕碍。由,4.7.12传热汰小都会产生"死区"，既不利于a.切除过少b.切除适当c.切除过多图4.7.12挡板切除对流淌的阻碍挡板的间距对壳体的流淌亦有重要的阻碍。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，阻力缺失亦大。一样取挡板间距为壳体内径的0.21.0倍。我国系列标准中采纳的挡板间距为：固定管板式有100,150,200,300,450,600,700mm七种浮头式有100,150,200,250,300,350,450（或480）,600mm八种。（2）流体通过换热器时阻

5、力的运算换热器管程及壳程的流淌阻力，常常操纵在一定承诺范畴内。若运算结果超过承诺值时，则应修改设计参数或重新选择其他规格的换热器。按一样体会，关于液体常操纵在104105Pa范畴内，关于气体则以103104Pa为宜。止匕外，也可依据操作压力不同而有所差别，参考下表。换热器操作承诺压降换热器操作压力P（Pa）承诺压降AP<105（绝对压力）0105（表压）>105（表压）0.1P0.5P>5X104Pa壳程阻力缺失关于壳程阻力缺失的运算，由于流淌状态比较复杂，提出的运算公式较多，所得运算结果相差许多。下面为埃索法运算壳程阻力缺失的公式：式中检-壳程总阻力缺失，N/；“片-流过管

6、束的阻力缺失，加，一；舄-流过折流板缺口的阻力缺失，N后；Fs-壳程阻力结垢校正系数，对液体可取Fs=1.15,对气体或可凝蒸汽取Fs=1.0;Ns-壳程数;又管束阻力缺失折流板缺口阻力缺失鹏二也%/%+1）0 DA = (3.5-)髀口式中%-折流板数目；阳一横过管束中心的管子数，关于三角形排列的管束，明”I】畔;关于正方形排列的管束，叼”19冽I/为每一壳程的管子总数；B-折流板间距，m;D-壳程直径，m;%-按壳程流通截面积或按其截面积运算所得的壳程流速，m/s;F-管子排列形式对压降的校正系数，对三角形排列F=0.5,对正方形排列F=0.3,对正方形斜转45°,F=04;“3

7、工-壳程流体摩擦系数，按照',由图4.7.13求出（图中t为管子中心距），当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，壳程图4.7.13壳程摩擦系数f0与Re0的关系列管式换热器的设计和选用(续)(3)列管式换热器的设计和选用的运算步骤设有流量为去qm,h的热流体，需从温度T1冷却至T2,可用的冷却介质入口温度t1,出口温度选定为t2。由此已知条件可算出换热器的热流量Q和逆流操作的平均推动力加。按照传热速率差不多方程：。=KA&=441当Q和加二已知时，要求取传热面积A必须

8、知K和4则是由传热面积A的大小和换热器结构决定的。可见，在冷、热流体的流量及进、出口温度皆已知的条件下，选用或设计换热器必须通过试差运算，按以下步骤进行。 初选换热器的规格尺寸 初步选定换热器的流淌方式，保证温差修正系数£上2大于0.8,否则应改变流淌方式，重新运算。 运算热流量Q及平均传热温差tm,按照体会估量总传热系数K估，初估传热面积A估。 选取管程适宜流速，估算管程数，并按照A估的数值，确定换热管直径、长度及排列。 运算管、壳程阻力在选择管程流体与壳程流体以及初步确定了换热器要紧尺寸的基础上，就能够运算管、壳程流速和阻力，看是否合理。或者先选定流速以确定管程数NP和折流板间距B再运算压力降是否合理。这时NP与B是能够调整的参数，如仍不能满足要求，可另选壳径再进行运算，直到合理为止。 核算总传热系数分别运算管、壳程表面传热系数，确定污垢热阻，求出总传系数K计,并与估算时所取用的传热系数K估进行比较。如