管式換熱器設計計算
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- 管式換熱器設計計算流體流徑的選擇
哪一種流體流經換熱器的管程,哪一種流體流經殼程,下列各點可供選擇時參考(以固定管板式換熱器為例)
(1) 不潔凈和易結垢的流體宜走管內,以便于清洗管子。
(2) 腐蝕性的流體宜走管內,以免殼體和管子同時受腐蝕,而且管子也便于清洗和檢修。
(3) 壓強高的流體宜走管內,以免殼體受壓。
(4) 飽和蒸氣宜走管間,以便于及時排除冷凝液,且蒸氣較潔凈,冷凝傳熱系數與流速關系不大。
(5) 被冷卻的流體宜走管間,可利用外殼向外的散熱作用,以增強冷卻效果。
(6) 需要提高流速以增大其對流傳熱系數的流體宜走管內,因管程流通面積常小于殼程,且可采用多管程以增大流速。
(7) 粘度大的液體或流量較小的流體,宜走管間,因流體在有折流擋板的殼程流動時,由于流速和流向的不斷改變,在低Re(Re>100)下即可達到湍流,以提高對流傳熱系數。
在選擇流體流徑時,上述各點常不能同時兼顧,應視具體情況抓住主要矛盾,例如首先考慮流體的壓強、防腐蝕及清洗等要求,然后再校核對流傳熱系數和壓強降,以便作出較恰當的選擇。
2. 流體流速的選擇
增加流體在換熱器中的流速,將加大對流傳熱系數,減少污垢在管子表面上沉積的可能性,即降低了污垢熱阻,使總傳熱系數增大,從而可減小換熱器的傳熱面積。但是流速增加,又使流體阻力增大,動力消耗就增多。所以適宜的流速要通過經濟衡算才能定出。
此外,在選擇流速時,還需考慮結構上的要求。例如,選擇高的流速,使管子的數目減少,對一定的傳熱面積,不得不采用較長的管子或增加程數。管子太長不易清洗,且一般管長都有一定的標準;單程變為多程使平均溫度差下降。這些也是選擇流速時應予考慮的問題。
3. 流體兩端溫度的確定
若換熱器中冷、熱流體的溫度都由工藝條件所規定,就不存在確定流體兩端溫度的問題。若其中一個流體僅已知進口溫度,則出口溫度應由設計者來確定。例如用冷水冷卻某熱流體,冷水的進口溫度可以根據當地的氣溫條件作出估計,而換熱器出口的冷水溫度,便需要根據經濟衡算來決定。為了節省水量,可使水的出口溫度提高些,但傳熱面積就需要加大;為了減小傳熱面積,則要增加水量。兩者是相互矛盾的。一般來說,設計時可采取冷卻水兩端溫差為5~10℃。缺水地區選用較大的溫度差,水源豐富地區選用較小的溫度差。
4. 管子的規格和排列方法
選擇管徑時,應盡可能使流速高些,但一般不應超過前面介紹的流速范圍。易結垢、粘度較大的液體宜采用較大的管徑。我國目前試用的...
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