换热器设计手册是什么 换热器设计手册介绍|天天短讯
换热设备是化工工业应用典型的工艺设备,是用于实现热量传递,使热量由高温流体传给低温物体。下面是学习啦小编精心为你们整理的换热器设计手册的相关内容,希望你们会喜欢!
换热器设计手册
4.1 设计依据
(资料图)
《固定式压力容器安全技术监察规程》TSG R0004-2009 《压力容器》 GB150-2011 《化工工艺设计手册》2003-8
《热交换器型式与基本参数:浮头式热交换器》GBT 28712.1-2012 《热交换器型式与基本参数:固定管板换热器》GBT 28712.2-2012 《热交换器型式与基本参数:立式热虹吸式重沸器》GBT 28712.4-2012
4.2 换热器类型的选择
当换热流股不允许进行混合时,就要求在间壁式换热器中进行。目前,在换热设备中,使用量最大的是管壳式换热器,它是工业过程热量传递中应用最为广泛的一种换热器,适用的操作温度与压力范围较大,制造成本低,清洗方便,处理量大,工作可靠,本项目中均使用间壁式换热器中的管壳式换热器。换热器型式如图4-1所示:
表 4-1 换热器的结构分类
表4-2 管壳式换热器优缺点对比
4.3 换热器选型原则
4.3.1换热介质流程
介质走管程还是走壳程,应根据介质的性质及工艺要求,进行综合选择。以下是常用的介质流程安排。
(1)腐蚀性介质宜走管程,可以降低对外壳材料的要求; (2)毒性介质走管程,泄露的概率小; (3)易结垢的介质走管程,便于清洗和打扫;
(4)压力较高的介质走管程,以减小对壳体机械强度的要求;
(5)温度高的介质走管程,可以改变材料,满足介质的要求;
此外,由于流体在壳程内容易达到湍流(Re>100即可,而在管内流动Re>10000才是湍流)因而主张粘度较大、流量小的介质选在壳程,可提高传热系数。从压降考虑,也是雷诺数小的走壳程有利。
4.3.2 换热介质终点温差
换热器的终端温差通常由工艺过程的需要而定,但在确定温差时,应考虑到对换热器的经济性和传热效率的影响。在工艺过程设计时,应使换热器在较佳范围内操作,一般认为理想终端温差如下。
(1)热端的温差,应在20℃以上;
(2)用水或其他冷却介质冷却时,冷端温差可以小一些,但不要低于5℃; (3)当用冷却剂冷凝工艺流体时,冷却剂的进口温度应当高于工艺流体中最高凝点组分的凝点5℃以上;
(4)空冷器的最小温差应大于20℃;
(5)冷凝含有惰性气体的流体,冷却剂出口温度至少比冷凝组分露点低5℃。
4.3.4 换热器管壳层压降
压力降一般考虑随操作压力不同而有一个大致的范围。压力降的影响因素较多,但希望换热器的压力降在下述参考范围内或附近。
表4-4 换热器常见压降表
本项目设计中保证出口绝压小于0.1MPa(真空条件),压降不大于进口压强的40%,出口绝压大于0.1MPa,压降不大于进口压强的20%。
4.3.5 传热膜系数
传热面两侧的传热膜系数、如相差很大时,值较小的一侧将成为控制传热效果的主要因素,设计换热器时,应尽量增大较小这一侧的传热膜系数,最好能使两侧的值大体相等。计算传热面积时,常以小的一侧为基准。
增加值的方法有:
(1) 缩小通道截面积,以增大流速; (2) 增设挡板或促进产生湍流的插入物;
(3) 管壁上加翅片,提高湍流程度也增大了传热面积;
(4) 糙化传热表面,用沟槽或多孔表面,对于冷凝、沸腾等有相变的传热过程来说,可获得大的膜系数。
4.3.6 污垢系数
换热器使用中会在壁面产生污垢,这是常见的事,在设计换热器时应予认真考虑。由于目前对污垢造成的热阻尚无可靠的公式,不能进行定量计算,在设计时要慎重考虑流速和壁温的影响。选用过大的安全系数,有时会适得其反,传热面积的安全系数过大,将会出现流速下降,自然的“去垢”作用减弱,污垢反会增加。有时在设计时,考虑到有污垢的最不利条件,但新开工时却无污垢,造成过热情况,有时更有利于真的结构,所以不可不慎。应在设计时,从工艺上降低污垢系数,如改进水质,消除死区,增加流速,防止局部过热等
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