换热器的传热系数K

文章内详细介绍常用换热器的K值及应用。

介质不同，传热系数各不相同我们公司的经验是：

1、汽水换热：过热部分为800~1000W/m2.℃

饱和部分是按照公式K=2093+786V(V是管内流速）含污垢系数

0.0003。

水水换热为：K=767(1+V1+V2)(V1是管内流速，V2水壳程流速）含

污垢系数0.0003

实际运行还少有保守。有余量约10%

冷流体 热流体 总传热系数K，W/(m2.℃)

水 水 850～1700

水 气体 17～280

水 有机溶剂 280～850

水 轻油 340～910

水 重油 60～280

有机溶剂 有机溶剂 115～340

水 水蒸气冷凝 1420～4250

气体 水蒸气冷凝 30～300

水 低沸点烃类冷凝 455～1140

水沸腾 水蒸气冷凝 2000～4250

轻油沸腾 水蒸气冷凝 455～1020

不同的流速、粘度和成垢物质会有不同的传热系数。K值通常在

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800~2200W/m2·℃范围内。

列管换热器的传热系数不宜选太高，一般在800-1000 W/m2·℃。

螺旋板式换热器的总传热系数（水—水）通常在1000~2000W/m2·℃

范围内。

板式换热器的总传热系数（水（汽）—水）通常在3000~5000W/m2·℃

范围内。

1． 流体流径的选择

哪一种流体流经换热器的管程，哪一种流体流经壳程，下列各点可供

选择时参考(以固定管板式换热器为例)

(1) 不洁净和易结垢的流体宜走管内，以便于清洗管子。

(2) 腐蚀性的流体宜走管内，以免壳体和管子同时受腐蚀，而且

管子也便于清洗和检修。

(3) 压强高的流体宜走管内，以免壳体受压。

(4) 饱和蒸气宜走管间，以便于及时排除冷凝液，且蒸气较洁净，

冷凝传热系数与流速关系不大。

(5) 被冷却的流体宜走管间，可利用外壳向外的散热作用，以增

强冷却效果。

(6) 需要提高流速以增大其对流传热系数的流体宜走管内，因管

程流通面积常小于壳程，且可采用多管程以增大流速。

(7) 粘度大的液体或流量较小的流体，宜走管间，因流体在有折

流挡板的壳程流动时，由于流速和流向的不断改变，在低Re(Re>100)

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下即可达到湍流，以提高对流传热系数。

在选择流体流径时，上述各点常不能同时兼顾，应视具体情况抓住主

要矛盾，例如首先考虑流体的压强、防腐蚀及清洗等要求，然后再校

核对流传热系数和压强降，以便作出较恰当的选择。

2. 流体流速的选择

增加流体在换热器中的流速，将加大对流传热系数，减少污垢在

管子表面上沉积的可能性，即降低了污垢热阻，使总传热系数增大，

从而可减小换热器的传热面积。但是流速增加，又使流体阻力增大，

动力消耗就增多。所以适宜的流速要通过经济衡算才能定出。

此外，在选择流速时，还需考虑结构上的要求。例如，选择高的

流速，使管子的数目减少，对一定的传热面积，不得不采用较长的管

子或增加程数。管子太长不易清洗，且一般管长都有一定的标准；单

程变为多程使平均温度差下降。这些也是选择流速时应予考虑的问

题。

3. 流体两端温度的确定

若换热器中冷、热流体的温度都由工艺条件所规定，就不存在确

定流体两端温度的问题。若其中一个流体仅已知进口温度，则出口温

度应由设计者来确定。例如用冷水冷却某热流体，冷水的进口温度可

以根据当地的气温条件作出估计，而换热器出口的冷水温度，便需要

根据经济衡算来决定。为了节省水量，可使水的出口温度提高些，但

传热面积就需要加大；为了减小传热面积，则要增加水量。两者是相

互矛盾的。一般来说，设计时可采取冷却水两端温差为5～10℃。缺

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水地区选用较大的温度差，水源丰富地区选用较小的温度差。

4. 管子的规格和排列方法

选择管径时，应尽可能使流速高些，但一般不应超过前面介绍的

流速范围。易结垢、粘度较大的液体宜采用较大的管径。我国目前试

用的列管式换热器系列标准中仅有φ25×2.5mm及φ19×2mm两种

规格的管子。

管长的选择是以清洗方便及合理使用管材为原则。长管不便于清

洗，且易弯曲。一般出厂的标准钢管长为6m，则合理的换热器管长

应为1.5、2、3或6m。系列标准中也采用这四种管长。此外，管长

和壳径应相适应，一般取L/D为4～6(对直径小的换热器可大些)。

如前所述，管子在管板上的排列方法有等边三角形、正方形直列和正

方形错列等，如第五节中图4－25所示。等边三角形排列的优点有:

管板的强度高；流体走短路的机会少，且管外流体扰动较大，因而对

流传热系数较高；相同的壳径内可排列更多的管子。正方形直列排列

的优点是便于清洗列管的外壁，适用于壳程流体易产生污垢的场合；

但其对流传热系数较正三角排列时为低。正方形错列排列则介于上述

两者之间，即对流传热系数(较直列排列的)可以适当地提高。

管子在管板上排列的间距 (指相邻两根管子的中心距)，随管子

与管板的连接方法不同而异。通常，胀管法取t=(1.3～1.5)do，且相

邻两管外壁间距不应小于6mm，即t≥(d+6)。焊接法取t=1.25do。

5. 管程和壳程数的确定 当流体的流量较小或传热面积较大而

需管数很多时，有时会使管内流速较低，因而对流传热系数较小。为

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了提高管内流速，可采用多管程。但是程数过多，导致管程流体阻力

加大，增加动力费用；同时多程会使平均温度差下降；此外多程隔板

使管板上可利用的面积减少，设计时应考虑这些问题。列管式换热器

的系列标准中管程数有1、2、4和6程等四种。采用多程时，通常应

使每程的管子数大致相等。

管程数m可按下式计算，即:

(4-121)

式中 u―――管程内流体的适宜速度， m/s；

u′―――管程内流体的实际速度， m/s。

当壳方流体流速太低时，也可以采用壳方多程。如壳体内安装一块与

管束平行的隔板，流体在壳体内流经两次，称为两壳程，但由于纵向

隔板在制造、安装和检修等方面都有困难，故一般不采用壳方多程的

换热器，而是将几个换热器串联使用，以代替壳方多程。例如当需二

壳程时，则将总管数等分为两部分，分别安装在两个内径相等而直径

较小的外壳中，然后把这两个换热器串联使用，如图所示。

6. 折流挡板

安装折流挡板的目的，是为了加大壳程流体的速度，使湍动程度加剧，

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以提高壳程对流传热系数。

第五节的图4－26已示出各种挡板的形式。最常用的为圆缺形挡

板，切去的弓形高度约为外壳内径的10～40％，一 …… 此处隐藏：6616字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……