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用板式换热器计算值代替初设值

文章出处:未知 人气:发表时间:2021-06-17 20:52

  第三章 列管换热器设计示例 一、设计计算基本步骤(续) 一、设计计算基本步骤(续) (8)计算管子数和管长,对管子进行排列,确定壳体 直径 (9)根据管长与壳体直径的比值,确定管程数: (10)计算管程和壳程压力降,若压力降不符合要求, 调整流速,再确定管程数或折流板的间距,或选择另一 规格的换热器,重新计算压力降直至满足要求为止; 一、设计计算基本步骤(续) (11)计算管程和壳程的对流传热系数,确定污垢热阻, 计算得到总传热系数K’,比较 初设值K与计算值K’,若K/K’=1.15~1.25,则 初选或初步设计的换热器合适; 如果不满足上述要求,用计算值代替初设值,从步 骤(6)起,重复以上计算,直到满足要求为止。 上述步骤为一般原则,设计换热器时,可视具体情 况灵活变动。 二、操作条件的确定 1、换热器内流体通入空间的选择 在列管式换热器中,哪一种流体走管程,哪一种流体 走壳程,一般可从下列几方面考虑: (1)不洁净的或易结垢的流体走易于清洗的一侧;对 于固定管板式换热器一般走管程;U形管换热器,一般走 壳程。 (2)粘性大的或流量小的流体,宜走壳程,因流体在 有折流板的壳程流动时,一般在雷诺数(Re<l00)以下, 即可达到湍流,有利于提高传热系数。 二、操作条件的确定 1、换热器内流体通入空间的选择(续) (3)有腐蚀性的流体应走管程,这样,只有管子、管 板和管箱需要使用耐腐蚀的材料,而壳体及管外空间的 其他零件都可以使用比较便宜的材料。 (4)压力高的流体走管程,因为管子直径小,承受压 力的能力好,还避免了采用高压壳体和高压密封。 (5)有毒的流体走管程,减少泄漏的机会。 (6)饱和蒸汽一般走壳程,便于冷凝液的排出 (7)被冷却的流体走壳程,便于散热。 二、操作条件的确定 1、换热器内流体通入空间的选择(续) (8)对于固定管板式换热器,若两流体的温差较大,对 流传热系数较大者宜走管程,这样可以降低管壁与壳壁 的温差,减少热应力。 以上原则,在实际中不可能同时兼顾,对具体情况 仔细分析,抓住主要方面。 例如首先从流体的压力、腐蚀性以及情况等方面考 虑,然后再对压力降和传热系数等方面要求进行校核, 以便作出较恰当的选择。 二、操作条件的确定 2、流速的选择 换热器内流速的大小必须通过经济核算进行选择。 因为流速增加,传热系数增大,同时亦减少了污垢在 管子表面沉积的可能性,降低了垢层阻力,从而使总传 热系数提高,所需传热面积减少,设备投资费减少。 但随着流速的增加,流动阻力也相应增加,动力消耗 增大,使操作费用增加。 因此,选择适宜的流速是十分重要的。表1和表2列出 了一些经验数据,可供设计时参考。 二、操作条件的确定 2、流速的选择(续) 对低粘度流体,一般尽可能 使Re>l0000;对高粘件流体常 按滞流设计。 二、操作条件的确定 2、流速的选择(续) 流体在换热据中合理 的流速也可通过允许压力 降来决定。 在一般的情况下,由 操作压力决定一合理的压 力降,然后通过计算得到 相应的流速。合理压力降 的规定可参考表3 二、操作条件的确定 二、操作条件的确定 3、载热体的选择(续) 在选择时应考虑以下几个原则: (1)载热体能满足工艺上的要求达到的加热(冷却)温度 (2)载热体的温度易于调节; (3)载热体的饱和蒸汽压小,加热过程不会分解; (4)载热体的毒性小.对设备的腐蚀性小; (5)载热体不易爆炸; (6)载热体的价格低廉,来源充分。 二、操作条件的确定 3、载热体的选择(续) 工业上常用的载热体及其适用场合列于表3,供选用 时参考。 二、操作条件的确定 二、操作条件的确定 二、操作条件的确定 4、换热终温的确定 另外在决定换热终温时,一般不希望冷流体的出口 温度高于热流体的出口温度,否则会出现反传热现象, 当遇到达种情况时,可采用几个换热器串联的方法解 决。 为了合理地规定换热终温,可参考下述数据。 二、操作条件的确定 4、换热终温的确定(续) (1)热端的温差<20℃。 (2)冷端的温差分三种情况考虑: ①两种工艺流体换热时,在一般情况下,冷端温 差>20℃; ②两种工艺流体换热时,若热流体尚需进一步加 热,则冷端温差>15℃; ③采用水或其他冷却剂冷却时,冷端温差>5℃。 二、操作条件的确定 4、换热终温的确定(续) 如果超出上述数据,应通过技术经济比较来决定 换热终温。 (3)冷却水的出口温度不宜太高,否则会加快水垢 的生成。 对于经过良好净化的新鲜水,出口温度可达到 45℃或稍高一些; 对于净化较差的冷却水,出口温度建议不要超 过40℃。 三、传热计算基本方程 1、传热速率方程 在稳态下,当总传热系数随温度变化不大时 Q=KAΔtm 式中 Q——热负荷,W; K——总传热系数,W/(m2·K); A——与K对应的基准传热面积,m2 Δtm——有效平均温差,K. 三、传热计算基本方程 2、热负荷 无相变时 式中 Q= WhCph(T1 -T2)=WcCpc(t1- t2) Wh——热流体的流量,kg/s; Wc——冷流体的流量,kg/s; T1、T2——热流体的进出口温度,K或℃; t1、t2——冷流体的进出口温度,K或℃; Cph、Cpc——热、冷流体的换热系数。 三、传热计算基本方程 2、热负荷(续) 有相变时 Q= W·r 式中 W——热或冷流体的流量,kg/s r——冷凝或蒸发潜热,J/kg 三、传热计算基本方程 3、有效平均温差 在无相变的纯粹逆流或并流换热器中,或一侧为恒温 的其他流向的换热器中,其有效平均温差采用对数平均温 差 tm t1 t 2 ln t1 t 2 三、传热计算基本方程 3、有效平均温差(续) 当 1 t1 2 2 t2 时,可采用算术平均温差 tm t1t2 2 在其他流向的换热器中,当无相变时,有效平均温差为 t
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