淺談列管式換熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

徐潔

一、設(shè)計(jì)的既定假設(shè)條件

1.對(duì)甘油和冷卻水的要求

在設(shè)計(jì)中甘油和冷卻水是最基本的材料，為使此次設(shè)計(jì)能達(dá)到一個(gè)較好的效果，本文對(duì)甘油和冷卻水的條件進(jìn)行了如下假設(shè)：

1.1對(duì)甘油的要求

1.1.1處理量： 10～15kg/s

1.1.2壓強(qiáng)降：<101.3kPa

1.1.3流入管口溫度：100～120℃

1.1.4流出管口溫度：40～50℃

1.2對(duì)冷卻水的要求

1.2.1壓強(qiáng)降：<101.3kPa

1.2.2流入管口溫度：20～25℃

1.2.3流出管口溫度：30～35℃

2.設(shè)計(jì)中應(yīng)完成的任務(wù)

需完成設(shè)計(jì)任務(wù)如下：

按照設(shè)計(jì)的既定條件選用合適的換熱器型號(hào)，測(cè)算壓力降和換熱面積是否符合要求，完成殼體和管道以及殼體和管板之間的連接設(shè)計(jì)，計(jì)算出折流板的數(shù)目等。

3.設(shè)計(jì)中應(yīng)遵循的原則

3.1符合操作及工藝的要求

3.2符合經(jīng)濟(jì)的實(shí)際要求

3.3符合安全生產(chǎn)要求

三、設(shè)計(jì)流程

1.管束和管殼的分程設(shè)計(jì)

1.1管束分程

通常情況下?lián)Q熱器內(nèi)部增加管束就會(huì)引起傳熱系數(shù)和管內(nèi)流速的降低，因此在這種情況下可以進(jìn)行管束分程。這樣就應(yīng)在換熱器的管箱中鋪設(shè)相關(guān)的隔板，同時(shí)還要注意防止溫差應(yīng)力的產(chǎn)生。

1.2殼程分程

本文考慮到相關(guān)的制造困難，對(duì)于殼程的分程不超過2。

2.傳熱管的選擇

因本文所設(shè)計(jì)的換熱器傳熱系數(shù)并不高，故采用異形管進(jìn)行傳熱強(qiáng)化，以提高傳熱膜的相關(guān)系數(shù)。對(duì)管子進(jìn)行選擇時(shí)應(yīng)根據(jù)我國的現(xiàn)有管長的規(guī)格系列，合理使用管材減少了相關(guān)的浪費(fèi)。

3.傳熱管的布置

在換熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)將管子均勻而緊湊的放置在換熱器的截面上，并充分考慮流體的性質(zhì)和制造上的問題。

管子可以按照排列較緊湊利于表面?zhèn)鳠岬牡冗吶切涡螤钸M(jìn)行排列。

4.管板的選擇

在換熱器的設(shè)計(jì)中采用管板來固定換熱管和分隔管程、殼程。

用耐腐蝕材料的管板應(yīng)對(duì)腐蝕性流體，同時(shí)用薄型管板來承受高溫高壓并起到降低相關(guān)溫差應(yīng)力的作用和滿足高壓對(duì)機(jī)械應(yīng)力的要求。

5.傳熱管和管板的連接

在充分考慮到固定管板式列管式換熱器的連接處要承受一定的軸向力，采取相關(guān)的焊接措施避免因溫度變化較大產(chǎn)生熱應(yīng)力而致使管子從管板脫落。

6.折流板的設(shè)計(jì)

為了提高流體的對(duì)流傳熱系數(shù)以及獲得較好的傳熱效果，設(shè)計(jì)時(shí)須考慮到用折流板，且必須保證其尺寸和間距適中。通常情況下圓缺形擋板，易形成死區(qū)，不利于傳熱，并產(chǎn)生流體阻力。一般而言切口的高度和直徑的比為：0.15～0.45，其中0.20和0.25兩種比較常見。經(jīng)計(jì)算切去的圓缺的高度為270mm，折流板數(shù)為29。

7.殼體直徑和厚度的設(shè)計(jì)

根據(jù)所計(jì)算出的管數(shù)、管徑、管中心距和管子的實(shí)際排列方法等，并用作圖法確定殼體的內(nèi)徑。為了將管子均勻排列，防止流體走‘短流”，可適當(dāng)增減一些管子。

8.固定管子的方法

通常情況下采取焊接和脹接的方式將管子固定在管板上。選擇這些方法的原則就是必須保證管子和管板能夠牢固地連接在一起并且使得連接處不產(chǎn)生泄漏。

9.材料的選擇

換熱器的材料須根據(jù)操作的壓強(qiáng)、溫度和流體的腐蝕性來選擇。一般材料在高溫下機(jī)械性能和抗腐蝕性能可能降低，并且比較少同時(shí)具備耐熱、高強(qiáng)度和耐腐蝕。所以選擇好的材料，也是首要的關(guān)鍵之一。

四、總結(jié)

換熱器的使用在現(xiàn)實(shí)的工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用較為廣泛，為了更好地符合現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的需求，本文通過對(duì)換熱器結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)增進(jìn)對(duì)換熱器的了解。

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