一般来说,管壳式换热器制造容易,生产成本低,选材范围广,清洗方便,适应性强,处理量大,工作可靠,且能适应高温高压。虽然它在结构紧凑性、传热轻度和单位金属消耗量方面无法与板式和板翅式换热器相比,但它由于具有前述的一些优点,因而在化工、石油能源等行业的应用中仍处于主导地位。
管壳式换热器是把管子与管板连接,再用壳体固定。它的型式大致分为固定管板式、釜式浮头式、U型管式、滑动管板式、填料函式及套管式等几种,前面我们简要介绍过。根据介质的种类、压力、温度、污垢和其他条件,管板与壳体的连接的各种结构型式特点,传热管的形状和传热条件,造价,维修检查方便等情况来选择设计制造各种管壳式换热器。
管壳式换热器是一种传统的标准换热设备,它具有制造方便、选材面广、适应性强、处理量大、清洗方便、运行可靠、能承受高温、高压等优点,在许多工业部门中大量使用。本文将对管壳式换热器的设计要点做系统的介绍。
管壳式换热器的设计是通过计算,确定经济合理的传热面积及换热器的其它有关尺寸,以完成生产中所要求的传热任务。
一、设计的基本原则
1、流体流径的选择流体流径的选择是指在管程和壳程各走哪一种流体,此问题受多方面因素的制约,下面以固定管板式换热器为例,介绍一些选择的原则。
(1)不洁净和易结垢的流体宜走管程,因为管程清洗比较方便。
(2)腐蚀性的流体宜走管程,以免管子和壳体同时被腐蚀,且管程便于检修与更换。
(3)压力高的流体宜走管程,以免壳体受压,可节省壳体金属消耗量。
(4)被冷却的流体宜走壳程,可利用壳体对外的散热作用,增强冷却效果。
(5)饱和蒸汽宜走壳程,以便于及时排除冷凝液,氟塑料管壳式换热器价格,且蒸汽较洁净,一般不需清洗。
(6)有毒易污染的流体宜走管程,以减少泄漏量。
(7)流量小或粘度大的流体宜走壳程,因流体在有折流挡板的壳程中流动,由于流速和流向的不断改变,在低Re(Re>100)下即可达到湍流,以提高传热系数。
(8)若两流体温差较大,宜使对流传热系数大的流体走壳程,因壁面温度与α大的流体接近,以减小管壁与壳壁的温差,减小温差应力。
在选择流体的流径时,须根据具体的情况,抓住主要矛盾进行确定。
2、流体流速的选择流体流速的选择涉及到传热系数、流动阻力及换热器结构等方面。增大流速,可加大对流传热系数,减少污垢的形成,使总传热系数增大;但同时使流动阻力加大,动力消耗增多;选择高流速,使管子的数目减小,对一定换热面积,不得不采用较长的管子或增加程数,管子太长不利于清洗,单程变为多程使平均传热温差下降。
管壳式换热器是将热流体的部分热量传du递给冷流体的设备,又称热交换器。管壳式换热器是化工、石油、动力、食品及其它许多工业部门的通用设备,在生产中占有重要地位。
管壳式换热器的特点:
1.具有很好的耐腐蚀性能:材料的化学性能极稳定,抗蚀性能尤好,几乎不与任何酸碱性物质反应。
2.抗污性好、不易结垢:由于管壳的惰性、表面光滑性、适度挠性和高膨胀系数,使其传热面很难结垢,大大减少了设备维修次数,保证了相对稳定的传热系数和生产的长期运行。使用时若微有震动,则较之不易结垢。
3.传热性能好:由于管壳式换热器采用的是薄壁管,壁厚仅有0.6mm、0.8mm等等尺寸,所以克服了氟塑料导热系数低的缺点,使其总传热系数可达150-300(W/m?K)。
4.运输便利:管壳式换热器体积小,重量轻,结构紧凑,安装运输更方便;
5. 非标设计:挠性的管壳能在流体的冲击和振动中安全工作,管束可按需要盘绕制成各种形状。
6.寿命长久,综合成本低:管壳式换热器寿命长达8~10年,成本回收只需1~2年,设备寿命长、综合成本低,具有较长时间的创益期。