换热器换热面积选型计算方法名师制作优质教学资料.ppt
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1、换热器课程设计,第三节 换热器计算方法,骏霍稀钥村敛拉冰塞凶刊了窝暇餐凹尾附吾问判骗涌格铭琴炊亩瑞祷肛观换热器换热面积选型计算方法换热器换热面积选型计算方法,换热器:在不同温度的流体间传递热能的装置称为换热器。 在化工、石油、动力、制冷、食品等行业中广泛使用各种换热器,且它们是上述行业的通用设备,占有十分重要的地位。,汰赖枣恩访濒羌侨鉴熏忧吩数锁盼根葫梨札真线挎粉煽轰旨苇涂阵迄捕俱换热器换热面积选型计算方法换热器换热面积选型计算方法,1、热力设计 根据使用单位提出的基本要求,合理地选择运行参数,并进行传热计算。 计算出总传热系数、传热面积 2、流动设计 计算压降,为换热器的辅助设备提供选择参数
2、 3、结构设计 根据传热面积的大小计算其主要零部件的尺寸 4、强度设计 应力计算。考虑换热器的受力情况,特别是在高温高压下换热器的受压部件应按照国家压力容器的标准设计。,氮赊语目癌嫉八兢铰曙镍翻俯悉笼苏会迁坐辽份贿醒枷男茹朴返孕领蔽樱换热器换热面积选型计算方法换热器换热面积选型计算方法,管壳式换热器结构,管箱(封头) 壳体 内部结构(包括管束等),单管程固定管板换热器,接管,壳体,管束,管板,封头( 端盖、管箱),折流挡板,管程,壳程,黎湛一甭远沈裳坚渭镊奎卒媚段跑夸凸攻渠啥赂侠涌破疯辨贮墒伪淹凑谢换热器换热面积选型计算方法换热器换热面积选型计算方法, 不洁净和易结垢的液体宜在管内-清洗比较方
3、便 腐蚀性流体宜在管内-避免壳体和管子同时腐蚀,便于清洗 压强高的流体宜在管内-免壳体受压,节省壳程金属消耗量 饱和蒸汽宜走管间-便于及时排除冷凝液 有毒流体宜走管内,使泄露机会较少 被冷却的流体宜走管间-可利用外壳向外的散热作用 流量小或粘度大的液体,宜走管间-提高对流传热系数 若两流体的温差较大,对流传热系数较大者宜走管间-减少热应力,一、流体流径的选择-冷、热流体走管程或壳程,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。,痒茨汉酬始颅愤野需奸绒伍软蝗栋歹料命覆钓矢尺难供歼事氦吮读翁纵任换热器换热面积选型计算方法换热器换热
4、面积选型计算方法,增加流速 对流传热系数 ,污垢热阻总传热系数 传热面积 流动阻力和动力消耗 还需考虑结构上: 高流速管子数目较长管子或增加程数 管子太长不易清洗,且管长都有一定标准;程数增加使平均温度差下降,二、流体流速的选择,一定传热面积,分蒜扼舟膳绰譬韩撇聪溺膳芯旭吝札少蛮性允踏舔湛颧侈屿乾兹战玉搏耕换热器换热面积选型计算方法换热器换热面积选型计算方法,常用的流速范围,不同粘度液体的流速,颅忘染弧哼咸遍孪替伍潍佬龋靶师举宴侩擒灵紧碰窖腊雅悼饺仿潭劫茧酱换热器换热面积选型计算方法换热器换热面积选型计算方法,三、流体两端温度的确定,若冷、热流体的温度都由工艺条件所规定,就不存在确定两端温度的
5、问题。 若其中一个流体已知进口温度,则出口温度应由设计者来确定。,例如:用冷水冷却某热流体,冷却水进口温度可根据当地气温条件作出估计,出口温度需根据经济衡算来决定。 为节省水量,出口温度提高,则传热面积要大些; 为减少传热面积,出口温度降低,则要增加水量。,一般,设计时冷却水两端温度差可取为510。,怀苫具缨箕馏窍丢瑞驶豫呵皮裁火抡瓶拳迎媳猫傲捉味哺咨单环沾屠且纤换热器换热面积选型计算方法换热器换热面积选型计算方法,1.管径 应尽可能使流速高些,但一般不应超过前面的流速范围 目前列管式换热器系列标准中管径具有: 25mm 2.5mm、 19mm 2mm,四、管子的规格和排列方法,小直径管子单位
6、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; 大直径管子用于粘性大或易结垢的流体。,膨脊婴肝参巷摈蓝吼激摇佬蹦粪浪躯恢鞋紫劲毕垒禾福舷崇告且马赶延迟换热器换热面积选型计算方法换热器换热面积选型计算方法,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46 ,对直径小的换热器可取大些。,灶盘醇规眉澳乳怪侗遇款驼缀时获沸漓蜕早匝豪瑚痛葬妻竭时辅除骂圈萝换热器换热面积选型计算方法换热器换热面积选型计算方法,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,管板强度高;流体走短路机会
7、少,且扰动较大,因而对流传热系数较高;相同壳程内排更多管子。,便于清洗,适于壳程流体易结垢的场合;但对流传热系数较正三角形的低。,介于正三角形和正方形之间。,葱朱鳖嗜好丧祁嘘峻容难讯沁进哗映盂卸公社昨阑虐墓夺鳞马簇淑该娩蛋换热器换热面积选型计算方法换热器换热面积选型计算方法,4. 管间距t,管间距:两相邻换热管中心的距离。其值的确定需要考虑以下几个因素: 管板强度; 清洗管子外表面时所需要的空隙; 换热管在管板上的固定方法。,通常,胀管法取t =(1.31.5)d0,且相邻两管外壁间距不应小于6mm,即t6+d0 焊接法取t =1.25d0。,滤儿百乒今哨粗巳订呜珊艇亩莆踊夯畏楔子褐挡回缎漏搽
8、概照某酞灵抱睛换热器换热面积选型计算方法换热器换热面积选型计算方法,五、管程和壳程数的确定,当流体的流量较小或传热面积较大而需管数很多时,有时会使管内流速较低,对流系数较小。 为提高管内流速,可采用多管程。,但管程数过多,管程流动阻力加大,增加动力费用;多程会使平均温度差下降;多程隔板使管板上可利用面积减少,标准中管程数有:1、2、4和6程,多程时应使每程管子数大致相等。,管程数m计算:,u管程内流体的适宜流速;u管程内流体的实际流体。,1.管程数,敲阳乌霖汛绿桩浴瓮莲掺酱腾爵赐脓械半守绞聚沛处氛飞罢晒走陛懂褂旅换热器换热面积选型计算方法换热器换热面积选型计算方法,当温差校正系数 低于0.8,
9、可采用壳方多程。,如:在壳体内安装一块与管束平行的隔板,流体在壳体内流经两次,称为两壳程。,但由于隔板在制造、安装和检修等方面都有困难,故一般不采用壳方多程的换热器,而是几个换热器串联使用,2.壳程数,逝申但奖谍问截崔理酸慢琳附微莱疙恫蹭狼括筹垒脑臼叛倘殃葬吱起究硒换热器换热面积选型计算方法换热器换热面积选型计算方法,六、折流挡板,形式:,作用: 提高壳程内流体的流速; 加强湍流强度; 提高传热效率; 支撑换热管。,圆缺形,圆盘形,哮化拍埂累芹脐边站悯藐置荒卫颜惕诚易旱辕讳暗坊蛋滨豫疡隆主爷弱娥换热器换热面积选型计算方法换热器换热面积选型计算方法,最常用的为圆缺形挡板,切去的弓形高度约为外壳内
10、径的10%40%,一般取20%25%。,板间距过小,不便于制造和维修,阻力较大; 板间距过大,流体难于垂直地流过管束,使对流传热系数下降。,两相邻挡板的距离(板间距)h为外壳内径D的(0.21)倍。,系列标准中,采用的h(mm)值为:,固定管板式:150,300,600; 浮头式:150,200,300,480和600.,燥脓酝楞揽辱午贰官践舌缘瘪壤捐排票悸艇拐么裳贯勾万浴谴付钥抱咬拒换热器换热面积选型计算方法换热器换热面积选型计算方法,七、外壳直径的确定,要求:壳体内径等于或稍大于管板的直径。,单程管壳体内径:,式中: t管心距,m;nc 横过管束中心线的管数; b管束中心线上最外层管的中心
11、至壳体内壁的距离.,隙肛令翰炬律鼻至绕窍矣狭吱燎北松摇廷棉析卿神伍感距绿买戏榴嚷框挡换热器换热面积选型计算方法换热器换热面积选型计算方法,管板利用率,多管程壳体内径:,N 排列管子数目;t管心距,正三角形排列 2管程:0.7-0.85; 4管程:0.6-0.8 正方形排列 2管程:0.55-0.7 ; 4管程:0.45-0.65,保牵竖寅舍赢御浅愈甭谭铸剐芹鼻佩翘绣繁亚醒嘘周较喝律嘘渺藏习痉缘换热器换热面积选型计算方法换热器换热面积选型计算方法,计算得到的壳内径应圆整。,壳体标准尺寸,栋粕雕般窜挪辣柏丢节摘噪住寿苦敝荣伸谗救篱急菇眶浅肮蛹互洪连非缴换热器换热面积选型计算方法换热器换热面积选型计
12、算方法,八、主要附件,1.封头,方形:用于直径小的壳体(400mm); 圆形:用于大直径的壳体。,2.缓冲挡板,为防止壳程流体进入换热器时对管束的冲击,可在进料管口装设缓冲挡板,3.导流筒,壳程流体的进、出口与管板间存在一段流体不能流动的空间(死角),为了提高传热效果,常在管束外增设导流筒。,屈穷频姆网钒湘凄申氨孰司甲平路埂留呛陶矫碎柠倡貉搁闷慨戊缓狞实蜗换热器换热面积选型计算方法换热器换热面积选型计算方法,4.放气孔、排液孔,壳体上常安有放气孔和排液孔,排出不冷凝气体和冷凝液等。,5.接管,换热器中流体进、出口的接管直径按下式计算,即,Vs流体的体积流量,u流体在接管中的流速,流速u的经验值
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