容积换热器壳程强化传热评价分析
工业生产中广泛使用各种类型的换热器来实现热量的合理利用,就使用的场合和数量来讲,目前为止管壳式换热器仍占据主要地位。采用各种强化传热方法设计制造高性能的换热器是经济地开发和利用能源的最重要手段,容积换热器的强化传热研究经过多年发展,目前已经取得了许多广泛使用的成果。这些强化传热的技术与方法一般可以分成管程强化与壳程强化两个方面。目前壳程传热强化的途径有3种:一是改变壳程挡板或管支撑物的形式,二是改变管子外形或在管外加翅片,另外还可以通过改变壳程流程布置来强化传热。要对这些途径进行评价,应该使用更合适的管壳式换热器壳程强化传热的评价指标。
管壳式换热器壳程进行强化传热研究时广泛采用的仍是能量系数K/N作为评价指标,在此K为总传热系数,而N为流体输送机械的功率,可以看作壳程流体流过整个管壳式换热器。
应用范围
1、换热器的壳体有普通钢板和不锈钢板两种,传热管束均为紫铜管。
2、换热器的管程设计压力蒸汽型0.1-0.9MPa,水--水型≤1.6MPa;壳体分别配备0.6MPa、1.0MPa、1.6MPa三种规格、选用设备时要注意热源与设备性能相匹配。
3、由于本换热器传热效率高,必须在换热器蒸汽进口管路上安装温度调节器(即温控器),以控制蒸汽流量和热水出水温度。
4、换热器的运输及安装,必须用吊车等起重设备,严防滚动,换热器应与基础固定牢固,防止运行时产生振动,换热器四周应留出维修位置。
管壳式换热器
兼有汽水面式间接换热及水水直接混流换热两种换热方式的设备。同汽水面式间接换热相比,具有更高的换热效率;同汽水直接混合换热相比具有较高的稳定性及较低的机组噪音。
目前,陶瓷换热器可以用于冶金、有色、耐材、化工、建材等行业主要热工窑炉,正在为世界的节能减排事业作出了巨大的贡献。
流道的选择进行换热的冷热两流体,按以下原则选择流道:①不洁净和易结垢流体宜走管程,因管内清洗较方便;②腐蚀性流体宜走管程,以免管束与壳体同时受腐蚀;③压力高的流体宜走管程,以免壳体承受压力;④宜走壳程,因蒸汽冷凝传热分系数与流速无关,且冷凝液容易排出;⑤若两流体温度差较大,选用时,宜使传热分系数大的流体走壳程,以减小。
操作强化当管壁两侧传热分系数相差很大时(如粘度小的液体与气体间的换热),应设法减小传热分系数低的一侧的热阻。如果管外传热分系数小,可采用外螺纹管(低),以增大管外一侧的传热面积和流体湍动,减小热阻。如果管内传热分系数小,可在管内设置麻花铁,螺旋圈等添加物,以增强管内扰动,强化换热,当然这时流体的流动阻力也将增大。
在石油、化工、轻工、制药、能源等工业生产中,常常用作把低温流体加热或者把高温流体冷却,把液体汽化成蒸汽或者把蒸汽冷凝成液体。换热器既可是一种单元设备,如加热器、冷却器和凝汽器等;也可是某一工艺设备的组成部分,如氨合成塔内的换热器。换热器是化工生产中重要的单元设备,根据统计,热交换器的吨位约占整个工艺设备的20%有的甚至高达30%,其重要性可想而知。
管壳式
是一个量大而品种繁多的产品,迫切需要新的耐磨损、耐腐蚀、高强度材料。我国在发展不锈钢铜合金复合材料、铝镁合金及碳化硅等非金属材料等方面都有不同程度的进展,其中尤以钛材发展较快。钛对海水、氯碱、醋酸等有较好的抗腐蚀能力,如再强化传热,效果将更好,一些制造单位已较好的掌握了钛材的加工制造技术。对材料的喷涂,我国已从国外引进生产线。铝镁合金具有较高的抗腐蚀性和导热性,价格比钛材便宜,应予注意。国内在节能增效等方面改进换热器性能,提高传热效率,减少传热面积降低压降,提高装置热强度等方面的研究取得了显著成绩。换热器的大量使用有效的提高了能源的利用率,使企业成本降低,效益提高。