




管壳式换热器设计所需考虑的因素
允许压力降的选择
选择较大的压力降可以提高流速,从而增强传热效果减少换热面积。但是较大的压力降也使得泵的操作费用增加。合适的压力降值需要以换热器年总费用为目标,反复调整设备尺寸,进行优化计算而得出。
在大多数设备中,可能会发现一侧的热阻明显的高于另一侧,此侧的热阻成为控制热阻。可壳程的热阻是控制侧时,可以用增加折流板块数或者缩小壳径的方法,来增加壳侧流体流速、减少传热热阻,但是减少折流板间距是有限制的,一般不能小于壳径的1/5或50mm。当管程的热阻是控制侧时,则依靠增加管成熟来增加流体流速。
在处理粘稠物料时,如果流体处于层流流动则将此物料走壳程。由于在壳程的流体流动易达到湍流状态,这样可以得到较高的传热速率,还可以改进对压力降的控制。
换热终温的确定
换热终温一般由工艺过程的需要确定。当换热终温可以选择时,其数值对换热器是否经济合理有很大的影响。在热流体出口温度与冷流体出口温度相等的情况下,热量利用效率,但是有效传热温差,换热面积。
另外,在确定物流出口温度时,不希望出现温度交叉现象,即热流体出口温度低于冷流体出口温度。
设备结构的选择
对于一定的工艺条件,首先应确定设备的形式,例如选择固定管板形式还是浮头形式等。参照下表1-7.
在换热器设计过程中,强化传热总的目标概括有:在给定换热量下减少换热器的尺寸;提高现有换热器的性能;减小流动工质的温差;或者降低泵的功率。
传热过程是指两种流体通过硬设备的壁面进行热交换的过程,按照流体的传热方式基本上可以分为无相变和有相变两种类型。无相变过程强化传热技术的研究,一般依据控制热阻侧而采取相应的措施:
如采用扩展管内或者管外表面;采用管内插***;改变管束支撑件形式;加入不互溶的低沸点添加剂等方法,以增强传热效果。
管壳式换热器类型
浮头换热器结构:
两端管板中只有一端与壳体固定,另一端可相对壳体自由移动,称为浮头。浮头由浮头管板,钩圈和浮头盖组成,是可拆连接,管束可从壳体中抽出。管束与壳体的热变形互不约束,不会产生热应力。
优点:可抽式管束,当换热管为正方形或转角正方形排列时,管束可抽出进行机械清洗,适用于易结垢及堵塞的工况。一端可自由浮动,无需考虑温差应力,可用于大温差场合。
缺点:结构复杂,造价高,设备笨重,材料消耗大。浮头端结构复杂影响排管数。浮头密封面在操作时,易产生内漏。
适用范围:适用于壳体和管束之间壁温差较大或壳程介质易结垢的场合。浮头换热器在炼油行业或乙烯行业中应用较多,由于内浮头结构限制了使用压力和温度一般情况Pmax≤6.4MPa,Tmax≤400℃。