换热器分类: ①按用途-加热器、冷却器、冷凝器、再沸器、蒸发器等。 ②按冷热流体热量交换的原理和方式。 直接接触式:冷、热直接混合。 蓄热式: 间壁式:冷、热两流体由固体壁隔开,不直接接触。 间壁式换热器的类型: (1)夹套式换热器 结构:在容器外壁安装夹套制成。 优点:结构简单。 缺点:传热面受容器壁面限制,传热系数小。 应用范围:主要用于反应过程的加热或冷却。 强化传热方法:釜内安装搅拌器,加螺旋隔板,在釜内安装蛇管。 (2)沉浸式蛇管换热器 结构:将金属管子绕成各种形状,沉浸在液体中。 优点:结构简单,便于防腐,能承受高压。 缺点:管外流体的湍流程度低,表面传热系数较小。管内易除垢。强化传热方法:可安装搅拌器。 (3)喷淋式换热器 结构:将换热管成排地固定于支架上,热流体在管内流动,冷却水由管上方的喷淋。 优点:湍流程度高,传热效果好;冷却水在喷林中气化,携带热量,降低冷却水温度;便于检修和清洗。缺点:喷淋不易均匀,杂质易进入冷却水。 应用范围:多用于冷却管内的热流体。 (4)套管式换热器 结构:将两种直径大小不同的直管装成同心套管,并可用U形肘管把管段串联起来,每一段直管称作一程。优点:表面传热系数大;逆流流动,平均温差最大;结构简单;能承受高压。 缺点:占地面极大;耗材量大;易泄漏。 应用范围:流量不大,粘度较大,传热面积不多,压强较高。 (5)管壳式换热器 又称为列管式换热器,是最典型的间壁式换热器。 结构:壳体、管束、管板、折流挡板和封头。 一种流体在管内流动,其行程称为管程;另一种流体在管外流动,其行程称为壳程。管束的壁面即为传热面。 优点:单位体积设备所能提供的传热面积大,传热效果好,结构坚固,可选用的结构材料范围宽广,操作弹性大。 多管程:封头内设置分程隔板。单管程→多管程。 多壳程:相当于单壳程串联,传热面积↑。 说明:管程数↑,流通截面积↓,管内流速↑,hi↑,强化传热。 折流挡板: 作用:提高壳程流体湍动程度(Re>100湍流),ho,强化传热。冲刷沉积物,减小污垢热阻;对壳体起支撑作用。 代价:壳体阻力↑,系统动力消耗↑。 安装:上下安装,常用;左右安装,排液不畅时采用。 常用形式:弓形,圆盘形。 a)固定管板式换热器 优点:结构简单,成本低; 局限:管、壳温度不同,产生热应力,当Δt>50℃时,管弯曲、断裂或管板变形。 壳程不易机械清洗; 适用:*壳程流体不易结垢或容易化学清洗; *壳体与传热管壁温度之差小于50℃,否则加膨胀节。 b)浮头式换热器 一端可以沿轴向自由浮动: 特点:消除了温差应力、便于清洗和检修;结构复杂、成本高。 适用:应用广泛。 c)U形管式换热器 特点:具有温度补偿作用;管程不易清洗。 适用:可用于高温高压,适用于管程为洁净而不易结垢的流体。 列管式换热器的设计和选用: (1)列管式换热器设计和选用应考虑的问题 (a)选择流程:哪一个物流走管程,哪一个物流走壳程。 一般经验原则:
(b)流速的选择 流速↓,表面传热系数↓,污垢热阻↑,流体阻力↓; 流速↑,表面传热系数↑,污垢热阻↓,流体阻力↑。 管程和壳程都需要选择适宜的流速:
对于液体,一般粘度越大,要求流速越大。 (c)流动方式的选择 对于同样的进、出口条件,传热量相同,A逆<> 管程或壳程↑,表面传热系数↑,但同时流动阻力↑, △tm↓,应权衡确定。 (d)换热管规格和排列的选择 换热管规格: 换热管规格越小;单位体积传热面积越大;容易结垢、赌塞,阻力大;制造、检修不便。 管长选取:有利于清洗和选材。 1.5m、2m、3m、4.5m、6m、9m 管子在管板上的排列: 正三角形排列、正方形排列两种: 正三角形排列优点:结构紧凑;管外湍流程度高,表面传热系数大。 正方角形排列优点:易于检修、清洗。 (e)折流挡板:可大幅度提高管外表面传热系数。 考察折流板的参数:形式、缺口大小、折流板间距。 圆缺形折流挡板的缺口大小的选择: 圆缺形折流挡板的间距的选择: 间距太大,表面传热系数下降, 间距太小,阻力增大,不便制造、检修。 挡板间距:一般取壳体内径的0.2~1.0倍。 我国系列标准: 固定管板:100、150、200、300、450、600、700; 浮头式:100、150、200、250、300、350、450、600。 (2)流体通过换热器时阻力的计算: ①管程阻力: ...更多内容,请查看当日公众号发布内容。 |
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