從工藝條件和結(jié)構(gòu)參數(shù)詳解管殼式換熱器的選用
換熱器分類
按工藝功能分類
冷卻器、加熱器、再沸器、冷凝器、蒸發(fā)器、過熱器、廢熱鍋爐等。
按傳熱方式和結(jié)構(gòu)分類
間壁傳遞熱量式和直接接觸傳遞熱量式，其中間壁傳熱式又分為管殼式、板式、管式、液膜式等其他形式的換熱器。
從工藝功能選擇換熱器
冷卻器
間壁式冷卻器
☆ 當(dāng)傳熱量大時，可以選擇傳熱面積和傳熱系數(shù)較大的板式換熱器比較經(jīng)濟(jì)，但是板式換熱器的使用溫度一般不大于150℃，壓降較大。
☆ 對于壓降和溫度壓力較高的情況，選用管殼式換熱器較為合理。
☆ 板翅式換熱器由于翅片的作用，適用于氣體物料的冷卻，其使用溫度一般也小于150℃。
☆ 空冷器適用于高溫高壓的工藝條件，其熱物流出口溫度要求比設(shè)計溫度高15~20℃。
直接接觸式冷卻器
☆ 適用于需要急速降低工藝物料的溫度、伴隨有吸收或除塵的工藝物料的冷卻、大量熱水的冷卻和大量水蒸氣的冷凝冷卻等工況。
加熱器
當(dāng)溫度要求高達(dá)500℃以上時可選用蓄熱式或直接火電加熱等方式。
對于150~300℃工況一般采用有機載熱體作為加熱介質(zhì)。分為液相和氣相兩種。
當(dāng)溫度小于150℃時首先考慮選用管殼式換熱器，只有工藝物料的特性或者工藝條件特殊時，才考慮其他形式，例如熱敏性物料加熱多采用降膜式或波紋板式換熱器。
再沸器
多采用管殼式換熱器，分為強制循環(huán)式、熱虹吸式和釜式再沸器三種。其設(shè)計溫差一般選用20~50℃，單程蒸發(fā)率一般為10%~30%。
冷凝器
一般用于蒸餾塔塔頂蒸汽的冷凝以及反應(yīng)氣體的冷凝，對于蒸餾塔頂，一般選用管殼式、空冷器、螺旋板式、板翅式等換熱器作為冷凝器，對于反應(yīng)系統(tǒng)，一般選用管殼式、套管式或噴淋式等換熱器作為冷凝器。
無論選用哪種換熱器都要根據(jù)實際生產(chǎn)和工藝要求，捷邦小編以管殼式換熱器為重點，為大家介紹了該如何選用合適的換熱器。
常用換熱器選用-管殼式換熱器
工藝條件
冷卻水出口溫度不宜高于60℃以免結(jié)垢嚴(yán)重，高溫端的溫差不應(yīng)小于20℃，低溫端的溫差不應(yīng)小于5℃。當(dāng)在兩工藝物流之間進(jìn)行換熱時，低溫端的溫差不應(yīng)小于20℃。
采用多管程單殼程換熱器且用水做冷卻劑時，冷卻水出口溫度不應(yīng)高于工藝流體的溫度。冷卻劑入口溫度應(yīng)高于工藝物流中易結(jié)凍組分的冰點。當(dāng)冷凝帶有惰性氣體的物料時，冷卻劑出口溫度應(yīng)低于工藝物料的露點。
增大工藝物流的流速可以增加傳熱系數(shù)，使換熱器結(jié)構(gòu)緊湊，但是流速增加關(guān)系到換熱器的壓力降。
☆ 為節(jié)省保溫層和減少殼體厚度，高溫物流一般走管程，有時候為了物料冷卻也可使高溫物流走殼程。
☆ 較高壓力的物流走管程。
☆ 黏度較大的物流走殼程，在殼程可以得到較高的傳熱系數(shù)。
☆ 腐蝕性較強的物流走管程。
☆ 對壓力降有特定要求的工藝物流走管程，因為管程的傳熱系數(shù)和壓降計算誤差小。
☆ 較臟和易結(jié)垢的物流走管程，便于清洗和控制結(jié)垢，若走殼程，應(yīng)采用正方形的排管方式，并采用可拆式換熱器。
☆ 流量較小的物流走殼程，易使物流形成湍流狀態(tài)增加傳熱系數(shù)。
☆ 傳熱膜系數(shù)較小的物流走殼程，易于提高傳熱膜系數(shù)。
結(jié)構(gòu)參數(shù)
☆ 管徑：管徑越小換熱器越緊湊，越便宜，同時壓降也越大。常用的管徑有19mm、25mm、32mm。
☆ 管長：無相變換熱時，管子較長，傳熱系數(shù)增加，對于相同的換熱面積，采用長管管程數(shù)少，壓力降小，且傳熱面積比價低。
☆ 排布：主要有正方形和三角形兩種配布形式，三角形的配布有利于殼程物流的湍流，正方形配布有利于殼程清洗。管心距越小，設(shè)備越緊湊，但會引起管板增厚，清潔不便，殼程壓降增大，一般選用1.25~1.5倍管外徑的間距。
常用的有1、2管程或4管程，管程數(shù)增加，管內(nèi)流速增加，但是管內(nèi)流速要受到管程壓力降的限制。殼程形式分為單殼程、雙分流式、雙殼程和分流式。
折流板可以改變殼程流體的方向，使其垂直于管束流動，獲得較好的傳熱效果。一般分為圓缺型折流板、環(huán)盤型折流板和孔式折流板。折流板間距影響到殼程物流的流向和流速，從而影響到傳熱效率。最小的折流板間距為殼體直徑的1/5，不應(yīng)小于50mm。
常用換熱器選用-管式換熱器
管式換熱器主要有殼體、管束、管板和封頭等部分組成，殼體多呈圓形，內(nèi)部裝有平行管束，管束兩端固定于管板上。
☆ 固定管板式
☆ 浮頭式
☆ “U”型管式
☆ 一種工質(zhì)由封頭端的進(jìn)口接管進(jìn)入傳熱管內(nèi)，其流程可根據(jù)工藝要求實現(xiàn)一管程、二管程和四管程結(jié)構(gòu)。
☆ 另一種工質(zhì)由殼體一端的進(jìn)口接管進(jìn)入殼體內(nèi)并均勻地分布于傳熱管外，其流動狀態(tài)可根據(jù)工藝要求在管束中設(shè)置不同型式和數(shù)量的折流板。
☆ 做為傳熱元件——換熱管，可根據(jù)工藝要求采用黃銅管，銅翅片管和鋼管，從而保證了不同物性、不同溫度的工質(zhì)在換熱器內(nèi)實現(xiàn)熱量交換，達(dá)到冷卻或加熱的目的。
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