学习情境四、换热操作.ppt

2．流体进出口温度的确定 3．换热器内管规格和排列的选择 换热管直径越小，换热器单位容积的传热面积越大。因此，对于洁净的流体，管径可取得小些。但对于不洁净及易结垢的流体，管径应取得大些，以免堵塞。 管子的排列方式有直列和错列两种，而错列又有正三角形和正方形两种 4．管、壳程流体流速的选择 增加流速不但可加大对流传热系数而且能降低污垢热阻从而使总传热系数加大。但增加流速后，流体流动阻力增大，动力消耗增多，此外还要从结构上考虑对传热的影响。 5．列管类型的选择 热、冷流体的温差在50℃以内时，不需要热补偿，可选用结构简单、价格低廉且易清洗的固定管板式换热器。 当热、冷流体的温差在50℃以上时，需要热补偿，在温度差系数φΔt小于0.8的前提下，若管程流体为洁净时，宜选用价格相对便宜的U型管式换热器，反之，选用浮头式换热器。 6．管程与壳程数的确定 管程数N按下式计算 式中 u——管程内流体的适宜流速，m/s； u——管程内流体的实际流速，m/s。 当温度差校正系数 低于0.8时应采用多程，即将两个单程换热器串联。 7．折流挡板的选择 安装折流挡板的目的是为了提高管外对流传热系数，为取得良好效果，挡板的形状和间距必须适当。 对圆缺形挡板而言，弓形缺口的大小对壳程流体的流动情况有重要影响。由图可以看出，弓形缺口太大或太小都会产生“死区”，既不利于传热又往往增加流体流动阻力 （a）切除过少 （b）切除适当 （c）切除过多 8．壳径的确定 壳体的内径应等于或稍大于管板的直径。可按计算的实际管数、管径、管中心距及管子的排列方法用作图法确定内径。此外，在初步设计中可按下式计算。 式中 ——管中心距，m； ——横过管束中心线的管数； ——管束中心线上最外层管的中心至壳体内壁的距离，一般 ，m。 管子按正三角形排列： 管子按正方形排列： 9．主要附件 10．材料的选用 封头、缓冲挡板、导流筒、 放气孔、排液孔、接管 列管式换热器的材料应根据操作压强、温度以及流体的腐蚀性等来选用。在高温下一般材料的机械性能及耐腐蚀性能要下降，同时具有耐热性、高强度及耐腐蚀性的材料是很少有的。 11．流体流动阻力的计算 （1）管程流动阻力的计算、 管程阻力包括各程的直管阻力、回弯阻力以及换热器进、出口阻力等。 式中 （2）壳程阻力的计算 （二）计算与选用 1．计算传热量和对数平均温度差推动力 （1）由已知Wh、T1、T2按Q=Whcph（T1－T2）计算传热量Q。 （2）按总费用最低的原则，选则冷却介质出口温度t2。 （3）按冷、热流体为纯逆流计算Δtm逆。 （4）初步选择换热器内流体的流动方式，由热、冷流体进、出口温度计算流体流动方向上的温度校正系数 ， 应大于0.8，否则改变流动方式，重新计算。 （5）按 计算此时的对数平均温度差推动力。 2．初选换热器的尺寸规格及型号 （1）选定换热器型式； （2）确定冷、热流体的流动通道； （3）选择冷、热流体的合适流速； （4）根据流速，确定管、壳程数和折流挡板间距； （5）根据经验或表4-15估计总传热系数K估，按Q=KAΔtm计算传热面积A估。 （6）根据A估的数值参照系列标准选定换热管直径、长度、排列，进而选择适当的换热器型号。 3．计算管程的压降和对流传热系数 （1）管程阻力可按一般摩擦阻力公式求得 （2）比较Δpi与允许压降Δpi允，若Δpi＞Δpi允，必须调整管程数目，重新计算至Δpi＜Δpi允。 （3）计算管内对流传热系数a1。 （4）比较α1与K估，若α1＜K估，则应改变管程数重新计算。若改变管程数不能同时满足Δpi＜Δpi允、α1＞K估的要求，则应重新估计K估值，另选一换热器型号进行试算，直至满足要求。 4．计算壳程压降和对流传热系数 （1）壳程流动阻力 （2）比较Δp0与Δp0允，若Δp0＞Δp0允，可增大挡板间距。 （3）计算壳程对流传热系数α2，如α2太小则可减小挡板间距。 5．计算总传热系数、校核传热面积 （1）根据流体的性质选择适当的污垢热阻RS，由RS和对流传热系数α1、α2，根据式（4-39）计算总传热系数K计。 （2）由传热速率基本方程式（4-26）计算所需传热面积A计。 （3）比较S计与实际换热器所具有的传热面积A实，若A计＜A实，原则上上述的选用及计算均可行，否则需重新估计一个K估。考虑到计算及选用的准确性和其它未预料到因素，一般应使换热器的传热面积比需要的传热面积A计大10%~25%。 （三）确定例题所选换热器