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發布時間:2020-07-29 12:16  





管殼式換熱器設計和選用時應考慮的問題
除了前面講過流體的流向,流速和流體出口溫度的挑選外,還應考慮:冷熱流體活動通道的挑選不潔凈或易結垢的液體宜在管程,因管內清洗便利,但U形管式的不宜走管程;本文主要針對管殼式水冷卻器冷卻水出口溫度的優化問題,利用一般優化設計的原理和方法,以操作費用為優化目標,給出相應的目標函數,并用MATLAB語言編寫了計算程序,后給出了一個計算實例。腐蝕性流體宜在管程,避免管制和殼體一起遭到腐蝕;壓力高的流體宜在管內,避免殼體接受壓力。
飽滿蒸汽宜走殼程,飽滿蒸汽比較清潔,并且冷凝液簡單排出,被冷卻的流體宜走殼程,便于散熱;若兩流體溫差大,關于剛性結構的換熱器,宜將給熱系數大的流體通入殼程,以減小熱應力。
流量小而粘度大的流體一般以殼程為宜,因在殼程100?Re即可到達湍流。但這不是肯定的,假如活動阻力丟失答應,將這種流體通入管內并選用多管程結構,反而會得到更高的給熱系數。以上各點常常不可能一起滿意,并且有時還會彼此對立,故應根據具體狀況,捉住首要方面,作出適合的決議。燃氣管道,如果客戶提供圖紙和要求,我們可以根據客戶的要求定做,以確保現場更換燃氣管道的要求和設計要求,如果客戶提供圖紙和要求,我們可以根據客戶的要求定制,以保證現場更換的要求和設計要求。
講述管殼式換熱器的構造特點
管殼式換熱器由殼體、傳熱管制、管板、折流板(擋板)和管箱等部件組成。殼體多為圓筒形,內部裝有管制,管制兩頭固定在管板上。進行換熱的冷熱兩種流體,一種在管內活動,稱為管程流體;另一種在管外活動,稱為殼程流體。對于通常的操作壓力相對較低,只要它不超過設備的額定壓力,我通常希望它們盡可能地大一點,現在建筑單元的水平太低。為進步管外流體的傳熱分系數,通常在殼體內裝置若干擋板。
擋板可進步殼程流體速度,迫使流體按規則旅程屢次橫向經過管制,增強流體湍流程度。換熱管在管板上可按等邊三角形或正方形擺放。等邊三角形擺放較緊湊,管外流體湍動程度高,傳熱分系數大;正方形擺放則管外清洗便利,適用于易結垢的流體。管式換熱器在完成同樣傳熱量的條件下,采用逆流可使平均溫差增大,換熱器的傳熱面積減小。流體每經過管制一次稱為一個管程。
每經過殼體一次稱為一個殼程。圖示為簡略的單殼程單管程換熱器,簡稱為1-1型換熱器。為進步管內流體速度,可在兩頭管箱內設置隔板,將悉數管子均分紅若干組。這樣流體每次只經過部分管子,因而在管制中往復屢次,這稱為多管程。但增加流體流速會使能量消耗增加,故設計時應在減小熱阻和降低能耗之間作合理的協調。相同,為進步管外流速,也可在殼體內裝置縱向擋板,迫使流體屢次經過殼體空間,稱為多殼程。多管程與多殼程可合作使用。

管殼式換熱器傳熱機理
一般來說,管殼式換熱器制造容易,生產成本低,選材范圍廣,清洗方便,適應性強,處理量大,工作可靠,且能適應高溫高壓。雖然它在結構緊湊性、傳熱輕度和單位金屬消耗量方面無法與板式和板翅式換熱器相比,但它由于具有前述的一些優點,因而在化工、石油能源等行業的應用中仍處于主導地位。如果泄漏管的數量占殼管換熱器總數量的10%以上,則應根據工藝條件進行換管。
管殼式換熱器是把管子與管板連接,再用殼體固定。它的型式大致分為固定管板式、釜式浮頭式、U型管式、滑動管板式、填料函式及套管式等幾種,前面我們簡要介紹過。
根據介質的種類、壓力、溫度、污垢和其他條件,管板與殼體的連接的各種結構型式特點,傳熱管的形狀和傳熱條件,造價,維修檢查方便等情況來選擇設計制造各種管殼式換熱器。

殼程結構
折流板
折流板的作用
a)增加殼程管間的介質流速,提高傳熱效果。
b)對換熱管起支承作用。
c)調整折流板間距,對避免管束誘發振動有一定的作用。
折流板的形狀
常用的折流板和支持板的形狀有弓形和圓盤-圓環形兩種。此外根據需要還有其它形式的折流板和支持板,如矩形孔圓板和矩形擋板等,見圖所示:
a) 單弓形折流板(圖 a):是常采用的一種形式,其形式簡單,但壓降較大。
1) 上下排列(水平切口)即指物料進口與弓形缺口是成垂直設置的,以造成介質的劇烈擾動來增大傳熱系數。
2) 左右排列(豎直缺口)是指物料進口與弓形缺口是成平行設置的。多用于臥式冷凝器或蒸發器,便于冷凝液和氣體的流動。
3) 轉角排列,一般用于換熱管正方形排列,可使流體形成湍流,以提高傳熱效率。
b) 雙弓形(圖b)和三弓形折流板(圖c):適用于殼程流量較大的物流,或殼程流體為密度低的低壓時,此時壓降會有大的下降,而傳熱系數的下降要小得多;同時這種形式還有利于防止介質流動過程中誘發的振動。
c)圓盤—圓環形折流板(圖d):由圓盤和圓環交錯排列,介質流動特征是與軸心對稱。
d)矩形折流板(圖e):矩形折流板可橫放,也可豎放,而橫放一般用于殼程介質為氣相時,豎放用于殼程介質為液相或有冷凝液的場合。這兩種形式通常在大直徑和大流量情況下采用。
