列管式换热器设计说明书 - 图文(2)

体走壳程，以减小管壁与壳体的温差，减小热应力。

f.蒸汽冷凝宜在壳程，以利于排出冷凝液。

g.需要冷却的流体宜选壳程，便于散热，以减少冷却剂用量。但温度很高的流体，其热能可以利用，宜选管程，以减少热损失。

h.黏度大或流量较小的流体宜走壳程，因有折流挡板的作用，在低Re下（Re>100）即可达到湍流。

以上各点往往不能兼顾，视具体问题而抓主要方面，再从对压力将或其他要求予以校核选定。 （二）流体流速的选择

流体在壳程或管程中的流速增大，不仅对流传热系数增大，也可减少杂质沉积或结垢，但流体阻力也相应增大。故应选择适宜的流速，通常根据经验选取。

（三）换热管规格和排列方式

对一定的传热面积而言，传热管径越小，换热管单位体积的传热面积越大。对清洁的流体，管径可取小些，而对黏度大较大或易结垢的流体，考虑管束的清洁方面或避免管子堵塞，管径可大些。管长的选用应考虑管材的合理使用及便于清洗。

管板上管子的排列方法常用的有等边三角形、正方形直列和正方形错列等。

（四）折流挡板

换热器内安装折流挡板是为了提高壳程流体的对流传热系数。为了获得良好效果，折流挡板的尺寸和间距必须适当。对于常用的圆缺形挡板，弓形切口太大或太小都会产生流动“死区”，不利于传热，且增加流体阻力。一半切口高度与直径之比为0.15-0.45，常见的是0.20和0.25两种。

挡板间距过小，检修不方便，流体阻力也大；间距过大，不能保证流体垂直流过管束，使对流传热系数降低。一般取挡板间距为壳体内径的0.2-0.1倍，通常的挡板间距为50mm的倍数，但不小于100mm。 （五）壳体有圆缺形折流挡板时对流传热系数的计算

1.4.浮头式换热器的结构和优缺点

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，成为浮头。浮头由浮动管板、钩圈和浮头端盖组成，是可拆连接，管束可从壳体内抽出。管束与壳体的热变形互不约束，因而不会产生热应力。

浮头式换热器的优点是管间和管内清洗方便，不会产生热应力；但其结构复杂，造价比固定式换热器高，设备笨重，材料消耗量大，且浮头端小盖在操作中无法检查，制造时对密封要求较高。适用于壳体和管束之间壁温差较大或

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壳程介质易结垢的场合。 1.5.强化传热技术

应用强化传热技术可以实现下述目的。

1.减小设计传热面积，以减小换热器的体积和质量。 2.提高现有换热器的换热能力。 3.使换热器能在较低温差下工作。

4.减小换热器的阻力，以减少换热器的动力消耗。

所谓提高换热器性能，就是提高其传热性能。研究改进传热性能，是指传热加强、强化或加剧。一般说来，这就意味着提高传热系数。狭义的强化传热系数是指提高流体和传热面之间的传热系数。其主要方法归结为下述两个原理，即使边界层减薄和增加涡流使径向温度变小。前者采用各种间断翅片结构，后者采用泡核沸腾传热川。最近还兴起一种EH。技术，即电气流体力学技术，又称为电场强化冷凝传热技术，进一步强化了对流、冷凝和沸腾传热，特别适用于强化冷凝传热，并适用于低传热性介质的冷凝，因而引起人们的普遍关注。 1.5.1．传热面形状的改变

扩大传热面积不应靠加大设备的尺寸来实现，而应从设备的结构来考虑，提高换热器的紧凑性，用最少的材料费取得最大的传热量。管壳式换热器改变传热面形状的方法有多种，其中用于无相变强化传热的有:横槽管、螺旋槽管(5管)和缩放管。内翅片管与横槽管和螺旋槽管一样，不但可用于单相对流传热，也可有效地用于强化管内流动沸腾传热。

新近又开发出偏置折边翅片管(一种间断翅片管)和螺旋扁管，后者也叫麻花管，这原是瑞士的Allares公司技术，后经布朗公司改进，是一种高效换热元件。用于有相变强化传热的强化沸腾传热管有：烧结多孔表面管、机械加工的多孔表面管、电腐蚀加I的多孔表面管, T型翅片管、ECR39管和Tube-B型管。俄罗斯也开发出一种称之为“变形翅片管”的传热管，可用于空分装置的冷凝一蒸发器。用于强化冷凝传热的传热管有：纵槽管、低螺纹翅片管、锯齿形翅片管(ST管)

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和径向辐射肋管式翅片管(R管)等。近年来，Hamon-Lummus公司又新推出一种SRC翅片管(SRC Fin Tube)，用于冷凝传热。

外翅片管可以利用液体表面张力减薄冷凝液膜厚度以强化传热，这一发现大大促进了新型翅片管的研究开发。人们用不同金属制造不同形状的翅片管，翅片密度在50-2900个翅片m-1，与光管相比，给热系数可提高1~12倍。内螺旋翅片管(NL管)是美国新开发的一种高效强化管内相变传热元件，用于沸腾传热。

内波纹螺纹管在湍流时可使对流传热系数增加一倍多。多头内螺纹管(ISF管)也是一种高效强化传热管，具有较好的强化管内沸腾传热的性能，传热膜系数为光管的1.6~2.2倍，在相同的传热面积下，能够完成相当于光管158%~190%的传热负荷。ISF管的强化传热作用主要是内表面和二次流的增加所致。可用于干式蒸发器，与目前制冷行业通用的星形内肋管蒸发器相比，质量可以减轻近50%。

截面管也是近年来国外研究开发的强化传热元件，实验证明，此类管件与光圆管相比，具有显著的强化传热效果。 1.5.2．提高总传热系数 K

提高总传热系数K是当今传热强化研究的重点。传热设备在运行过程中，热传递表面常有污垢积存，对传热产生附加热阻，导致传热速率降低，估计其总传热系数下降的幅度在29%以上，由此引起设备寿命周期费用显著增大，造成巨大的经济损失。由于过去对污垢形成的机理研究甚少，垢层厚度及其导热系数很难准确估计，但在估算总传热系数K时又必须考虑垢层热阻，设计人员通常采用垢层热阻的经验值作为估算K值的依据，有时为使换热器胜任工艺条件，往往还加上一个安全系数，因而在设计计算后选用的传热面积中有较大部分用来应付污垢，使实际应用的换热器比其清洁无垢时所需传热面积增加较多，不仅导致设备购置费用显著增大，而且因流体速度与无垢情形相比大为降低，使热传递表面更易结垢，容易形成降低传热效率的恶性循环。

针对污垢这一严重影响传热效率的问题，科技人员从防止结垢和及时清除垢层两方面着手，进行了一系列卓有成效的研究，提出了许多有效的处理措施。据

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文献介绍，美国传热研究有限公司(HTRI)和管式换热器制造商协会(TEMA)曾组成一个联合委员会，改写TEMA规定的冷却水污垢标准。在介质中加入阻垢剂类微量物质，可以保证设备在更长时间内高效运行，同时减小垢下腐蚀，延长设备使用寿命。对换热管进行表面处理可以防止或减缓结垢，在严重结垢和壁温恒定条件下进行的光管、内翅片管和螺旋槽管的抗垢性能比较研究表明，在相同操作条件下内翅片管和螺旋槽管的传热系数仍比光管高10%～90%，其中螺旋槽管的污垢热阻比光管低19%～50%。

清除污垢的方法有机械方法、化学方法和物理方法。利用美国DIALOG系统数据库对有关传热表面清洗的1314件世界专利进行的统计分析结果表明，机械方法占污垢清除方法的大部分，化学方法约占24%，物理方法只占2%左右。用得较多的机械方法有往复式机械法、旋转式机械法、振动清洗、喷丸清洗、射流清洗、固体颗粒流态化清洗等除垢方法:常用的化学方法有碱洗、酸洗、氨洗、专用溶剂清洗、燃烧除垢等；变形除垢法等物理方法则用得较少。对于具 …… 此处隐藏：2828字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……