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列管式換熱器的設(shè)計和選用

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更新時間：2021-06-11
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列管式換熱器的設(shè)計和選用列管式換熱器的設(shè)計和選用
（1）列管式換熱器的設(shè)計和選用應(yīng)考慮的問題
　　◎ 冷、熱流體流動通道的選擇
　　　具體選擇
冷、熱流體流動通道的選擇
　　在換熱器中，哪一種流體流經(jīng)管程，哪一種流經(jīng)殼程，下列幾點(diǎn)可作為選擇的一般原則：
a) 不潔凈或易結(jié)垢的液體宜在管程，因管內(nèi)清洗方便。
b) 腐蝕性流體宜在管程，以免管束和殼體同時受到腐蝕。
c) 壓力高的流體宜在管內(nèi)，以免殼體承受壓力。
d) 飽和蒸汽宜走殼程，因飽和蒸汽比較清潔，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)與流速無關(guān)，而且冷凝液容易排出。
e) 流量小而粘度大（）的流體一般以殼程為宜，因在殼程Re>100即可達(dá)到湍流。但這不是絕對的，如流動阻力損失允許，將這類流體通入管內(nèi)并采用多管程結(jié)構(gòu)，亦可得到較高的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。
f) 若兩流體溫差較大，對于剛性結(jié)構(gòu)的換熱器，宜將表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)大的流體通入殼程，以減小熱應(yīng)力。
g) 需要被冷卻物料一般選殼程，便于散熱。
　　以上各點(diǎn)常常不可能同時滿足，應(yīng)抓住主要方面，例如首先從流體的壓力、防腐蝕及清洗等要求來考慮，然后再從對阻力降低或其他要求予以校核選定。
　　◎ 流速的選擇
　　　常用流速范圍
流速的選擇
　　流體在管程或殼程中的流速，不僅直接影響表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，而且影響污垢熱阻，從而影響傳熱系數(shù)的大小，特別對于含有泥沙等較易沉積顆粒的流體，流速過低甚至可能導(dǎo)致管路堵塞，嚴(yán)重影響到設(shè)備的使用，但流速增大，又將使流體阻力增大。因此選擇適宜的流速是十分重要的。根據(jù)經(jīng)驗，表4.7.1及表4.7.2列出一些工業(yè)上常用的流速范圍，以供參考。
　　表4.7.1 列管換熱器內(nèi)常用的流速范圍
流體種類流速 m/s
管程殼程
一般液體
宜結(jié)垢液體
氣體 0.5～0.3
>1
5～30 0.2～1.5
>0.5
3～15

　　表4.7.2 液體在列管換熱器中流速（在鋼管中）
液體粘度最大流速 m/s
>1500
1000～500
500～100
100～53
35～1
>1 0.6
0.75
1.1
1.5
1.8
2.4
◎ 流動方式的選擇
　　　流動方式選擇
流動方式的選擇
　　除逆流和并流之外，在列管式換熱器中冷、熱流體還可以作各種多管程多殼程的復(fù)雜流動。當(dāng)流量一定時，管程或殼程越多，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)越大，對傳熱過程越有利。但是，采用多管程或多殼程必導(dǎo)致流體阻力損失，即輸送流體的動力費(fèi)用增加。因此，在決定換熱器的程數(shù)時，需權(quán)衡傳熱和流體輸送兩方面的損失。
　　當(dāng)采用多管程或多殼程時，列管式換熱器內(nèi)的流動形式復(fù)雜，對數(shù)平均值的溫差要加以修正，具體修正方法見4.4節(jié)。
　　◎ 換熱管規(guī)格和排列的選擇
　　　具體選擇
換熱管規(guī)格和排列的選擇
　　換熱管直徑越小，換熱器單位體積的傳熱面積越大。因此，對于潔凈的流體管徑可取小些。但對于不潔凈或易結(jié)垢的流體，管徑應(yīng)取得大些，以免堵塞。考慮到制造和維修的方便，加熱管的規(guī)格不宜過多。目前我國試行的系列標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定采用和兩種規(guī)格，對一般流體是適應(yīng)的。此外，還有，φ57×2.5的無縫鋼管和φ25×2,的耐酸不銹鋼管。
　　按選定的管徑和流速確定管子數(shù)目，再根據(jù)所需傳熱面積，求得管子長度。實際所取管長應(yīng)根據(jù)出廠的鋼管長度合理截用。我國生產(chǎn)的鋼管長度多為6m、9m，故系列標(biāo)準(zhǔn)中管長有1.5，2，3，4.5，6和9m六種，其中以3m和6m更為普遍。同時，管子的長度又應(yīng)與管徑相適應(yīng)，一般管長與管徑之比，即L/D約為4～6。
管子的排列方式有等邊三角形和正方形兩種（圖4.7.11a，圖4.7.11b）。與正方形相比，等邊三角形排列比較緊湊，管外流體湍動程度高，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)大。正方形排列雖比較松散，傳熱效果也較差，但管外清洗方便，對易結(jié)垢流體更為適用。如將正方形排列的管束斜轉(zhuǎn)45°安裝（圖4.7.11c），可在一定程度上提高表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。

　　　　　　圖4.7.11 管子在管板上的排列
　　◎ 折流擋板
　　　折流擋板間距的具體選擇
折流擋板
　　安裝折流擋板的目的是為提高管外表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，為取得良好的效果，擋板的形狀和間距必須適當(dāng)。
　　對圓缺形擋板而言，弓形缺口的大小對殼程流體的流動情況有重要影響。由圖4.7.12可以看出，弓形缺口太大或太小都會產(chǎn)生"死區(qū)"，既不利于傳熱，又往往增加流體阻力。

　　　a.切除過少　　　b.切除適當(dāng) 　　c.切除過多
　　　　　　圖4.7.12　擋板切除對流動的影響
　　擋板的間距對殼體的流動亦有重要的影響。間距太大，不能保證流體垂直流過管束，使管外表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)下降；間距太小，不便于制造和檢修，阻力損失亦大。一般取擋板間距為殼體內(nèi)徑的0.2～1.0倍。我國系列標(biāo)準(zhǔn)中采用的...

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