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發(fā)布時(shí)間：2021-08-15 07:35
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管殼式換熱器是一種傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)換熱設(shè)備，它具有制造方便、選材面廣、適應(yīng)性強(qiáng)、處理量大、清洗方便、運(yùn)行可靠、能承受高溫、高壓等優(yōu)點(diǎn)，在許多工業(yè)部門中大量使用。本文將對(duì)管殼式換熱器的設(shè)計(jì)要點(diǎn)做系統(tǒng)的介紹。
管殼式換熱器的設(shè)計(jì)是通過計(jì)算，確定經(jīng)濟(jì)合理的傳熱面積及換熱器的其它有關(guān)尺寸，以完成生產(chǎn)中所要求的傳熱任務(wù)。
一、設(shè)計(jì)的基本原則
1、流體流徑的選擇流體流徑的選擇是指在管程和殼程各走哪一種流體，此問題受多方面因素的制約，下面以固定管板式換熱器為例，介紹一些選擇的原則。
（1）不潔凈和易結(jié)垢的流體宜走管程，因?yàn)楣艹糖逑幢容^方便。
（2）腐蝕性的流體宜走管程，以免管子和殼體同時(shí)被腐蝕，且管程便于檢修與更換。
（3）壓力高的流體宜走管程，以免殼體受壓，可節(jié)省殼體金屬消耗量。
（4）被冷卻的流體宜走殼程，可利用殼體對(duì)外的散熱作用，增強(qiáng)冷卻效果。
（5）飽和蒸汽宜走殼程，以便于及時(shí)排除冷凝液，且蒸汽較潔凈，一般不需清洗。
（6）有毒易污染的流體宜走管程，以減少泄漏量。
（7）流量小或粘度大的流體宜走殼程，因流體在有折流擋板的殼程中流動(dòng)，由于流速和流向的不斷改變，在低Re（Re>100）下即可達(dá)到湍流，以提高傳熱系數(shù)。
（8）若兩流體溫差較大，宜使對(duì)流傳熱系數(shù)大的流體走殼程，因壁面溫度與α大的流體接近，以減小管壁與殼壁的溫差，減小溫差應(yīng)力。
在選擇流體的流徑時(shí)，須根據(jù)具體的情況，抓住主要矛盾進(jìn)行確定。
2、流體流速的選擇流體流速的選擇涉及到傳熱系數(shù)、流動(dòng)阻力及換熱器結(jié)構(gòu)等方面。增大流速，可加大對(duì)流傳熱系數(shù)，減少污垢的形成，使總傳熱系數(shù)增大；但同時(shí)使流動(dòng)阻力加大，動(dòng)力消耗增多；選擇高流速，使管子的數(shù)目減小，對(duì)一定換熱面積，不得不采用較長(zhǎng)的管子或增加程數(shù)，管子太長(zhǎng)不利于清洗，單程變?yōu)槎喑淌蛊骄鶄鳠釡夭钕陆怠?
管式換熱器是目前應(yīng)用廣泛的一種。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、堅(jiān)固，制造容易，資料范圍廣泛，處置能力可以很大，適應(yīng)性強(qiáng)。但在傳熱效率、設(shè)備的緊湊性、單位傳熱面積的金屬消耗量方面，還稍次于各種板式冷凝器。這種冷凝器通常包括固定管板式、U形管式和浮頭式三種。列管式冷凝器主要由外殼、管板又稱花板管束、頂蓋又稱封頭等部件構(gòu)成。
圓形外殼內(nèi)裝入平行管束，管式兩端固定在管板上。管子在管板上的固定方法一般采用焊接法或脹管法。裝有進(jìn)口或出口管的頂蓋用螺釘與外殼兩端法蘭相連，頂蓋與管板之間構(gòu)成流體的分配室。 列管冷凝器 進(jìn)行熱交換時(shí)，冷卻水由頂蓋的連接管進(jìn)入，管內(nèi)流動(dòng)，這條路徑稱為管程；有害蒸氣在管束與殼體之間的空隙內(nèi)流動(dòng)，這條路徑稱為殼程；管束的外表積就是傳熱面積。冷凝回收不論是對(duì)飽和蒸氣的冷凝還是對(duì)含不凝氣的冷凝過程中，一般情況下，在臥式冷凝器的殼程冷凝，因?yàn)闊o論從傳熱、壓力降及清掃方面都比較合理。
危害列管式式熱交換器筒體腐蝕的關(guān)鍵要素有什么？
1、物質(zhì)組成及濃度：濃度的危害差別，如在硫酸中，均值濃度越大，腐蝕越不容樂觀。碳素鋼和不銹鋼板在濃度為50%的鹽酸中腐蝕不容樂觀，當(dāng)濃度提升到60%時(shí)，腐蝕會(huì)減少。
2、雜質(zhì)危害雜質(zhì)包含氟化物、氨和硫離子、正離子等，這種雜質(zhì)在一些自然環(huán)境下能造成 不容樂觀腐蝕。
3、溫度升高，腐蝕是一種有機(jī)化學(xué)反應(yīng)，溫度升高10℃，腐蝕速率約為1～3倍，但也是有除外。
4、ph值：一般ph值越小，金屬材料腐蝕越大。
5、流速：大部分自然環(huán)境下，下列管殼式換熱器流速越大，腐蝕越大。 
與板式換熱器相比，管殼式換熱器雖然在結(jié)構(gòu)緊湊型、傳熱強(qiáng)度和單位傳熱面的金屬消耗量要高出前者很多，但它具有制造方便、選材面廣、適應(yīng)性好、清洗方便、運(yùn)行靠譜、能承受高溫、高壓等優(yōu)點(diǎn)，故而它被廣泛使用，多用于石油、化工、動(dòng)力等工業(yè)部門中。那么，你可知道，管殼式換熱器該怎么設(shè)計(jì)與選型嗎？
1、要想設(shè)計(jì)管殼式換熱器，我們得先明確經(jīng)濟(jì)合理的傳熱面積及換熱器的其它有關(guān)尺寸，才能保證設(shè)計(jì)好的換熱器能完成傳熱任務(wù)。
我們都知道，根據(jù)管殼式換熱器內(nèi)傳熱管表面的形狀，可分為螺紋管換熱器、波節(jié)管換熱器、翅片管換熱器等；根據(jù)管殼式換熱器內(nèi)流體流動(dòng)的形式可分為并流、逆流和錯(cuò)流三種形式，這三種流動(dòng)形式中，在同等條件下，逆流換熱器壁面的熱應(yīng)力要小，壁面兩側(cè)流體的傳熱溫差要大，因而是優(yōu)先選用的形式。
2、設(shè)計(jì)管殼式換熱器的基本原則
（1）流體流徑的選擇。指的是在管程和殼程各走哪一種流體，我們以固定管板式換熱器為例說明：不潔凈和易結(jié)垢的流體宜走管程；腐蝕性的流體宜走管程，以免管子和殼體同時(shí)被腐蝕；易污染的流體宜走管程，以減少泄漏量；壓力高的流體宜走管程，以免殼體受壓；飽和蒸汽宜走殼程，以便于及時(shí)排掉冷凝液；流量小或粘度大的流體宜走殼程，以使傳熱系數(shù)升高；被冷卻的流體宜走殼程；若兩流體溫差較大，宜使對(duì)流傳熱系數(shù)大的流體走殼程，以減小溫差應(yīng)力。
（2）流體流速的選擇。大一點(diǎn)的流速對(duì)傳熱系數(shù)是有幫助的，能使總傳熱系數(shù)變大，但同時(shí)使流動(dòng)阻力變大，動(dòng)力消耗增多，所以，我們需要綜合考慮流體流速。
（3）管子的規(guī)格和管間距。目前試行的管殼式換熱器系列只采用25×2.5mm及19×2.0mm兩種管徑規(guī)格的換熱管，對(duì)于易結(jié)垢或不潔凈的流體，可選擇大管徑，對(duì)于潔凈的流體，可選擇小管徑；管間距小，對(duì)傳熱系數(shù)升高有幫助。
