傳熱--換熱器晨怡熱管 2007-12-16 21:49:44 一、換熱器的分類
按用途分類分為：加熱器、冷卻器、再沸器、冷凝器、分凝器等
按傳熱原理和實(shí)現(xiàn)熱交換的方法分類：間壁式換熱器、混合式換熱器
二、間壁式換熱器的類型
間壁式換熱器主要有：管式、板式、翅片式三種類型
1、管式換熱器：蛇管式換熱器（沉浸式蛇管換熱器、噴淋式換熱器）、
套管換熱器、列管換熱器
列管式（管殼式）換熱器是目前化工生產(chǎn)中應(yīng)用最廣的換熱器。
主要優(yōu)點(diǎn)：?jiǎn)挝惑w積具有的傳熱面積大，傳熱效果好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作彈性大，可用多種材料制造，適用性較強(qiáng)，尤其在高溫、高壓和大型裝置上多采用列管式（管殼式）換熱器。
當(dāng)兩流體的溫度超過(guò)50℃時(shí)，由于熱應(yīng)力可能引起設(shè)備變形、管子彎曲，甚至破裂，應(yīng)采取熱補(bǔ)償措施。
根據(jù)熱補(bǔ)償方法的不同，列管式換熱器的主要形式有以下幾種：
固定管板式（帶熱補(bǔ)償圈的固定管板式換熱器）
換熱器的兩端管板和殼體制成一體，使殼程清洗困難，所以要求殼程流體清潔且不結(jié)垢，兩流體溫差小于70℃。
U型管式換熱器
U型管式換熱器每根管子彎成U型，流體進(jìn)出口分別安裝在同一端的兩側(cè)，封頭內(nèi)用隔板分成兩室。每根管子可自由伸縮。
適用于高溫、高壓的場(chǎng)合，管內(nèi)清洗困難，所以要求管內(nèi)流體清潔且不結(jié)垢。
浮頭式換熱器
其一端管板不與外殼連為一體，該端稱為浮頭。
便于清洗和檢修，應(yīng)用較為普遍，但結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，造價(jià)較高。
上述幾種列管式換熱器，都有系列標(biāo)準(zhǔn)，可供選用。
規(guī)格型號(hào)中通常表明型式、殼體直徑、傳熱面積、能承受的壓強(qiáng)及管程數(shù)等。
如：FA600-130-16-2換熱器
FA：浮頭式A型，換熱管為Φ19×2mm。
正三角形排列。殼體公稱直徑為600mm，公稱傳熱面積為130m2,公稱壓強(qiáng)為16kgf/cm2,管程數(shù)為2。
2、板式換熱器
（1）夾套式換熱器
（2）螺旋板式換熱器
優(yōu)點(diǎn)：總傳熱系數(shù)高，不易結(jié)垢和堵塞，能利用溫度較低的熱源，結(jié)構(gòu)緊湊。
缺點(diǎn)：操作壓強(qiáng)及溫度不宜太高，不宜檢修。
（3）平板式換熱器
優(yōu)點(diǎn)：傳熱系數(shù)高，結(jié)構(gòu)緊湊，具有可拆結(jié)構(gòu)。
缺點(diǎn)：處理量小，操作壓強(qiáng)低，小于1.5Mpa，操作溫度不能太高。
3、翅片式換熱器
（1）翅片管換熱器
（2）板翅式換熱器
三、換熱器傳熱過(guò)程的強(qiáng)化
由傳熱速率方程Q=KS△tm可知
增大傳熱系數(shù)K、傳熱面積S或平均溫度差都可提高傳熱速率Q，所以換熱器傳熱過(guò)程的強(qiáng)化也從這三方面考慮：
增大傳熱面積：主要提高單位體積的傳熱面積
（2） 增大平均溫度差：一般采用逆流操作
（3） 增大總傳熱系數(shù)：是在強(qiáng)化傳熱中重點(diǎn)考慮的方面。
欲提高總傳熱系數(shù)，就須減少管壁兩側(cè)的對(duì)流傳熱系數(shù)、污垢熱阻和管壁熱阻。主要設(shè)法減少其中較大的熱阻。
一般：管壁熱阻不會(huì)成為主要熱阻。
污垢熱阻：應(yīng)防止結(jié)垢和及時(shí)清除垢層。對(duì)易結(jié)垢流體，可增加流速，在管程內(nèi)流動(dòng)。
對(duì)流傳熱熱阻：可采用提高流速和增加對(duì)流體的擾動(dòng)來(lái)提高傳熱系數(shù)。
四、列管式換熱器的設(shè)計(jì)和選用
列管式換熱器的設(shè)計(jì)和選用的核心是計(jì)算換熱器的傳熱面積。要計(jì)算傳熱面積，先要知道K及△tm，K值與設(shè)備結(jié)構(gòu)、尺寸及流體流道等有關(guān)，而△tm與兩流體的終溫有關(guān)。因此換熱器的設(shè)計(jì)和選用，需考慮許多問(wèn)題。
列管式換熱器設(shè)計(jì)或選用時(shí)應(yīng)考慮的問(wèn)題
流體流動(dòng)通道的選擇
流體流速的選擇
流體兩端溫度的確定
一般設(shè)計(jì)中冷卻水兩端溫度差可取為5--10℃
管子的規(guī)格和排列方法
我國(guó)列管式換熱器系列標(biāo)準(zhǔn)中采用
Φ25×2.5mm及Φ19×2mm兩種規(guī)格的管子，標(biāo)準(zhǔn)鋼管長(zhǎng)度為6米，所以合理的管長(zhǎng)應(yīng)為1.5米、2米、3米、6米。其中以3米和6米管長(zhǎng)為多。
L/D為4—6。
管程數(shù)和殼程數(shù)的確定
為了提高管內(nèi)流速，可采用多管程，但同時(shí)導(dǎo)致流動(dòng)阻力增加，平均溫度差下降。當(dāng)溫度差修正系數(shù)低于0.8時(shí)，可采用多殼程。
折流擋板
目的提高殼程對(duì)流傳熱系數(shù)，最常用的為圓缺形擋板
外殼直徑的確定
材料選用
流體通過(guò)換熱器的阻力（壓強(qiáng)降）計(jì)算
2、列管式換熱器的選用和設(shè)計(jì)計(jì)算步驟
估算傳熱面積，并初選換熱器型號(hào)
（1） 確定兩流體在換熱器中流動(dòng)通道
根據(jù)傳熱任務(wù)，計(jì)算傳熱量
確定流體在換熱器兩端的溫度，計(jì)算定性溫度，并確定流體物性
根據(jù)兩流體的溫度差，確定換熱器的型式
計(jì)算平均溫度差，并根據(jù)溫度差校正系數(shù)不小于0.8的原則，確定殼程數(shù)或調(diào)整加熱介質(zhì)或冷卻介質(zhì)的終溫
依據(jù)總傳熱系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)范圍或生產(chǎn)實(shí)際情況，選取總傳熱系數(shù)
由總傳熱速率方程估算傳熱面積，并確定換熱器的基本尺寸或按系列標(biāo)準(zhǔn)選擇設(shè)備規(guī)格
計(jì)算管程、殼程阻力
核算總傳熱系數(shù)和傳熱面積

選用的換熱器實(shí)際傳熱面積應(yīng)比計(jì)算所需的傳熱面積約大10%--25%。