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管殼式換熱器設(shè)計(jì)所需考慮的因素

換熱終溫的確定

換熱終溫一般由工藝過(guò)程的需要確定。當(dāng)換熱終溫可以選擇時(shí)，其數(shù)值對(duì)換熱器是否經(jīng)濟(jì)合理有很大的影響。在熱流體出口溫度與冷流體出口溫度相等的情況下，熱量利用效率，但是有效傳熱溫差，換熱面積。

另外，在確定物流出口溫度時(shí)，不希望出現(xiàn)溫度交叉現(xiàn)象，即熱流體出口溫度低于冷流體出口溫度。

設(shè)備結(jié)構(gòu)的選擇

對(duì)于一定的工藝條件，首先應(yīng)確定設(shè)備的形式，例如選擇固定管板形式還是浮頭形式等。參照下表1-7.

在換熱器設(shè)計(jì)過(guò)程中，強(qiáng)化傳熱總的目標(biāo)概括有：在給定換熱量下減少換熱器的尺寸；提高現(xiàn)有換熱器的性能；減小流動(dòng)工質(zhì)的溫差；或者降低泵的功率。

傳熱過(guò)程是指兩種流體通過(guò)硬設(shè)備的壁面進(jìn)行熱交換的過(guò)程，按照流體的傳熱方式基本上可以分為無(wú)相變和有相變兩種類(lèi)型。無(wú)相變過(guò)程強(qiáng)化傳熱技術(shù)的研究，一般依據(jù)控制熱阻側(cè)而采取相應(yīng)的措施：

如采用擴(kuò)展管內(nèi)或者管外表面；采用管內(nèi)插異物；改變管束支撐件形式；加入不互溶的低沸點(diǎn)添加劑等方法，以增強(qiáng)傳熱效果。

管殼式換熱器

拉桿和定距管

折流板、支持板的固定一般采用拉桿或拉桿和定距管與管板固定。常用的固定結(jié)構(gòu)有兩種，即拉桿定距管結(jié)構(gòu)和點(diǎn)焊結(jié)構(gòu)，見(jiàn)圖所示：

a） 拉桿定距管結(jié)構(gòu)，用于換熱管外徑大于或等于 19mm 的管束。

b） 拉桿與折流板點(diǎn)焊結(jié)構(gòu)，用于換熱管外徑小于或等于 14mm 的管束。

1拉桿的尺寸

拉桿的連接尺寸按圖所示和表4確定。

表4 拉桿尺寸

2拉桿的布置

拉桿應(yīng)盡量均勻布置在管束的外邊緣。對(duì)于大直徑的換熱器，在布管區(qū)內(nèi)或靠近折流板缺口處應(yīng)布置適當(dāng)數(shù)量的拉桿。

雙殼程結(jié)構(gòu)

在殼程內(nèi)安裝一平行于換熱管軸線(xiàn)的矩形平板，即縱向隔板，將殼程一分為二，即雙殼程，見(jiàn)圖所示。這種結(jié)構(gòu)可以提高殼程物料流速，改善傳熱效果，即提高傳熱系數(shù)，從經(jīng)濟(jì)角度，一臺(tái)雙殼程換熱器比兩臺(tái)單管程換熱器便宜。

管殼式換熱器

殼體及管束

①管束級(jí)別

Ⅰ、Ⅱ級(jí)管束，僅僅針對(duì)碳鋼、低合金鋼換熱管?chē)?guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)中還存在著“較”和“普通級(jí)”制訂的。一旦國(guó)內(nèi)換熱管能夠采用“較”鋼管時(shí)，碳鋼、低合金鋼換熱管束無(wú)需再分Ⅰ級(jí)和Ⅱ級(jí)

Ⅰ、Ⅱ管束的區(qū)別主要在于換熱管的外徑、壁厚偏差不同，相應(yīng)地管孔尺寸和偏差不同

Ⅰ級(jí)管束的精度要求高一些，對(duì)于不銹鋼換熱管，只有Ⅰ級(jí)管束；對(duì)于常用的碳鋼換熱管

②管板

a管孔尺寸偏差

注意Ⅰ、Ⅱ級(jí)管束的區(qū)別

b分程隔板槽

Ⅰ槽深一般不小于4mm

Ⅱ分程隔板槽寬：碳鋼12mm；不銹鋼11mm

Ⅲ分程隔板槽拐角處的倒角一般為45度，倒角寬度b近似等于分程墊片的圓角半徑R。