换热器设计要点浅析

一:流径选择

① 不洁净和易结垢的液体宜在管程,清洗比较方便。

② 腐蚀性流体宜在管程,避免壳体和管子同时腐蚀,便于清洗。

③ 压强高的流体宜在管程,避免壳体受压,节省壳程金属消耗量。

④ 饱和蒸汽宜走壳程,便于及时排除冷凝液。

⑤ 有毒流体宜走管程,使泄露机会较少。

⑥ 被冷却的流体宜走壳程,可利用外壳向外的散热。

⑦ 流量小或粘度大的液体宜走壳程,提高对流传热系数

⑧ 若两流体的温差较大,对流传热系数较大者宜走壳程,减少热应力

上述各点若不能同时兼顾,应视具体情况抓主要矛盾。

先流体的压强、防腐蚀和清洗等要求,再校核对流传热系数和压强降。

 

二:换热管规格和排列方法

1.管径

应尽可能使流速高些,同时需控制在合理的范围内。

a. 小直径管子单位传热面积的金属消耗量小,传热系数稍高,但容易结垢,不易清洗,用于较清洁的流体;

b. 大直径管子用于粘性大或易结垢的流体。

2.管长

以清洗方便及合理使用管材为原则。

合理的换热器管长:1.5m、2m、3m、6m等

管子长度与公称直径之比,一般为4~6 ,对直径小的换热器可取大些。

3.管子排列方法

正三角形、转角正三角形、正方形、转角正方形等

(1)正三角形排列:介质流经折流板缺口时垂直正对换热管,冲刷换热管外表面,介质流动时形成湍流,对传热有利。因此,对无相变的换热器,因其传热与介质流动状态关系不大,宜采用正三角形排列。正三角形排列用于壳程介质较清洁、换热管外不需清洗的场合。

(2)转角三角形排列:介质流经折流板缺口时平行于三角形的一边,介质流动时有一部分是层流,对传热有不利影响。对有相变的换热器,宜采用转角三角形排列。

(3)正方形排列:介质流经折流板缺口时平行于正方形,介质流动是层流,对传热有不利影响。正方形排列用于壳程介质较脏、换热管外需清洗的场合。

(4)转角正方形排列:介质流经折流板缺口时垂直正对换热管,冲刷换热管外表面,直接流动时形成湍流,对传热有利。转角正方形排列用于壳程介质较脏、换热管外需清洗的场合。

 

三:折流板布置

卧式换热器壳程介质为单相清洁流体时,折流板缺口应水平上下布置,若气体中含有少量液体时,则应在缺口朝上的折流板的最低处开通液口,若液体中含有少量气体时,则应在缺口朝下的折流板最高处开通气口。卧式换热器、冷凝器和重沸器的壳程介质为气液共存或液体中含有少量固体物料时,折流板缺口应垂直左右布置,并在折流板最低处开通液口。

 

四:立式固定管板换热器

立式固定管板换热器选用裙式支座或支腿,给下管箱的维护、检修带来很大的不便,当下管板需要检查或维修时,需要使用较大的起吊设备把管束吊起后才能进行,大大增加了检修时间和费用。因而,应尽量采用耳式支座并设置在壳程壳体上。

立式固定管板换热器耳式支座的支承平面一般应高于设备的重心和膨胀节,这样可以提高设备的稳定性,同时改善膨胀节受力。

立式固定管板换热器的拉杆,应在满足组装要求的前提下把固定端设置在上管板,而无论壳程介质的进口设置在上方还是下方。这时,拉杆处于最佳的受力状态。

从结构的设计角度看,立式固定管板换热器的壳程介质宜上进下出流动。目的是避免脉动向上的介质与折流板向下的自重处于不平衡状态,使折流板上、下振动,加重换热管的磨损。

 

​五:分程隔板

换热器分程隔板上应设有小孔,通常为φ6小孔,开孔有三个作用:泪孔作用,用于排净液体;平衡作用,用于平衡两腔的压力;排气作用,用于液压试验时排净气体。

​六:重叠式换热器的支座结构

重叠式换热器的支座设计可做如下特殊考虑:

(1)重叠式换热器之间的支座应设置调整高度用的垫板。

(2)支座底板至设备中心线的距离应比接管法兰密封面至设备中心线的距离至少小5mm。

(3)必要时对下部换热器的支座和壳体进行校核,其载荷除换热器本身外,还应加上上部换热器的重量。

(4)当重叠式换热器重量较大时,可增加一组支座。

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