選用列管式換熱器的工藝

模塊二傳熱07

任務(wù)七管殼式換熱器的設(shè)計(jì)與選型07任務(wù)七管殼式換熱器的設(shè)計(jì)與選型3能力目標(biāo)學(xué)習(xí)要求與目標(biāo)1.具有列管換熱器工藝設(shè)計(jì)的能力。2.具有列管換熱器工藝設(shè)計(jì)相關(guān)計(jì)算能力。知識(shí)目標(biāo)1.掌握列管換熱器工藝設(shè)計(jì)的過程與方法。2.掌握列管換熱器工藝設(shè)計(jì)的過程的相關(guān)計(jì)算。素質(zhì)目標(biāo)1.培養(yǎng)誠實(shí)守信、團(tuán)結(jié)協(xié)作、愛崗敬業(yè)精神；2.培養(yǎng)安全、環(huán)保、健康生產(chǎn)意識(shí)；3.培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度及質(zhì)量意識(shí)，具備工程管理能力；4.培養(yǎng)分析問題和解決問題的能力；5.創(chuàng)新能力培養(yǎng)等。子任務(wù)1列管換熱器工藝設(shè)計(jì)

07任務(wù)七管殼式換熱器的設(shè)計(jì)與選型

子任務(wù)1列管換熱器工藝設(shè)計(jì)

一、冷、熱流體流動(dòng)通道的選擇

在列管式換熱器內(nèi)，冷、熱流體流動(dòng)通道可根據(jù)以下原則進(jìn)行選擇：（1）不潔凈和易結(jié)垢的液體宜走容易清洗的一側(cè)。固定管板式換熱器應(yīng)走管程，U型管換熱器應(yīng)該走殼程；（2）腐蝕性流體宜走管程，以免管束和殼體同時(shí)受腐蝕；（3）壓強(qiáng)高的流體宜走管內(nèi)，以免殼體承受壓力；（4）飽和蒸氣宜走殼程，因飽和蒸汽比較清凈，對(duì)流傳熱系數(shù)與流速無關(guān)而且冷凝液容易排出；07任務(wù)七管殼式換熱器的設(shè)計(jì)與選型

（5）被冷卻的流體宜走殼程，便于散熱；（6）若兩流體溫差較大，對(duì)于剛性結(jié)構(gòu)的換熱器，宜將對(duì)流傳熱系數(shù)大的流體通入殼程，可減少熱應(yīng)力；（7）有毒流體宜走管程，可以減少流體泄露；（8）流量小而粘度大的流體一般以走殼程為宜，因在殼程Re＞100即可達(dá)到湍流。但這不是絕對(duì)的，如流動(dòng)阻力損失允許，將這種流體通入管內(nèi)并采用多管程結(jié)構(gòu)，反而能得到更高的對(duì)流傳熱系數(shù)。

以上各點(diǎn)不可能同時(shí)滿足，有時(shí)會(huì)產(chǎn)生矛盾，因此需根據(jù)具體情況而作恰當(dāng)?shù)倪x擇。07任務(wù)七管殼式換熱器的設(shè)計(jì)與選型

二、流體進(jìn)出口溫度的確定

選定熱源或冷源時(shí)，通常進(jìn)口溫度已知，其出口溫度需要設(shè)計(jì)者選擇。若換熱器中的兩側(cè)介質(zhì)均為工藝流體，一般高溫端的溫度差不宜小于20℃，低溫端溫差不宜小于5℃，平均溫差不能小于10℃。此外冷卻水的出口溫度不宜高于50～60℃，這樣可以避免大量結(jié)垢。在采用多管程或多殼程換熱器時(shí)，冷卻劑的出口溫度不能高于工藝流體出口溫度。07任務(wù)七管殼式換熱器的設(shè)計(jì)與選型

三、流體流動(dòng)方向的選擇

一般情況下，應(yīng)該采用逆流操作，以便使平均傳熱溫度差增大。但是，對(duì)某些流體的溫度有限制的情況下，為防止熱流體的出口溫度過低或冷流體的出口溫度過高，應(yīng)該采用并流操作。

例如：當(dāng)冷流體是熱敏性流體時(shí)，因溫度過高而影響產(chǎn)品質(zhì)量，所以采取并流時(shí)，就可以將其出口溫度控制在熱流體的出口溫度以下，但是逆流時(shí)只能將其溫度控制在熱流體進(jìn)口溫度以下，而不一定達(dá)控制在熱流體出口溫度以下。07任務(wù)七管殼式換熱器的設(shè)計(jì)與選型

除了純并流和純逆流以外，也可以將冷、熱流體在換熱器內(nèi)做多管程或多殼程的復(fù)雜折流流動(dòng)。流量一定，管程或殼程越多，換熱器的總傳熱系數(shù)越大，但是流體流動(dòng)的阻力增加，平均傳熱溫度差也會(huì)一定程度上變小，所以，應(yīng)該綜合考慮。07任務(wù)七管殼式換熱器的設(shè)計(jì)與選型

四、管、殼程流體流速的選擇

增加流速不但可加大對(duì)流傳熱系數(shù)，而且能降低污垢熱阻，從而使總傳熱系數(shù)加大。但增加流速后，流體流動(dòng)阻力增大，動(dòng)力消耗增多，此外還要從結(jié)構(gòu)上考慮對(duì)傳熱的影響。列管換熱器中常用的流速范圍在下表中列出。一般管內(nèi)、管外流體都要避免出現(xiàn)層流流動(dòng)狀態(tài)。07任務(wù)七管殼式換熱器的設(shè)計(jì)與選型

07任務(wù)七管殼式換熱器的設(shè)計(jì)與選型

五、流體阻力的計(jì)算

流體阻力越大，動(dòng)力消耗越高。過換熱器的阻力分為管程阻力和殼程阻力，應(yīng)分別進(jìn)行估算。1、管程流體阻力（壓力降）的計(jì)算

對(duì)于多程換熱器，其總阻力等于各程直管阻力、回彎阻力及進(jìn)、出口阻力之和。一般進(jìn)、出口阻力可忽略不計(jì)，故管程總阻力的計(jì)算式為：

07任務(wù)七管殼式換熱器的設(shè)計(jì)與選型

直管壓強(qiáng)降：回彎管壓強(qiáng)降：

07任務(wù)七管殼式換熱器的設(shè)計(jì)與選型

2、殼程流體阻力（壓力降）的計(jì)算

由于流體的流動(dòng)狀況比較復(fù)雜，因此不同公式計(jì)算得到的結(jié)果相差很多。下面公式是一個(gè)較簡(jiǎn)單的計(jì)算公式：07任務(wù)七管殼式換熱器的設(shè)計(jì)與選型

管子正方形排列時(shí)：管子正三角形排列時(shí)：——相鄰兩管中心距——外徑m?！?dú)ひ粋?cè)流體的流速，根據(jù)流體流過的最大面積計(jì)算07任務(wù)七管殼式換熱器的設(shè)計(jì)與選型

某生產(chǎn)過程中，用循環(huán)冷卻水將某油品由140℃冷卻到40℃。循環(huán)水的入口溫度為30℃，出口溫度為40℃，流量為32353kg/h。換熱過程擬采用一列單管程列管式換熱器，試完成下列任務(wù)：（1）確定流體流動(dòng)空間，并選擇流體流動(dòng)方向；（2）選擇流體流動(dòng)速度；（3）若采用φ25×2.5mm的換熱管，根據(jù)選擇流速的大小估計(jì)管子數(shù)。已知：油品物性：黏度為0.000715Pa.s，密度為825kg/m3，比熱容循環(huán)水物性：黏度為0.000725Pa.s,密度為994kg/m3，比熱容

07任務(wù)七管殼式換熱器的設(shè)計(jì)與選型