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管壳式换热器选型计算

来源:baiyundou.net   日期:2024-08-27
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换热器的种类繁多,有多种多样的结构,每种结构形式的换热器都有其自身的结构特点及其相应的工作特性。某种结构形式的换热器,在某种情况下使用效果可能是较好的,但是在另外的情况下使用却不一定很合适,甚至根本就不能使用。换热器选型将直接影响到换热器的运行及生产工艺过程的实现。因此,要使换热器能在给定的实际条件下很好地运行,必须在熟悉和掌握换热器的结构及其工作特点的基础上,并根据所给定的具体生产工艺条件,对换热器进行合理的选型。

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在对换热器进行选型时,有诸多因素需要考虑,主要包括流体的性质、压力、温度、压降及其可调范围;对清洗、维修的要求;材料价格及制造成本;动力消耗费;现场安装和检修的方便程度;使用寿命和可靠性等。

若选定一台换热器使其完全满足上述全部条件几乎是不可能的。一般情况下,在满足生产工艺条件的前提下,仅考虑一个或儿个相对重要的影响因素就可以进行选型了。所谓重要影响因素是相对而言的,具有不确定性,通常是由设置换热器的目的来确定。

其基本的选择标准可总结如下。

①所选换热器必须满足工艺过程要求。流体经过换热器换热以后必须能够以要求的参数进入下个工艺过程。

②换热器本身必须能够在所要求的工程实际环境下正常工作。换热器需要能够抗工作环境和介质的腐蚀,并且具有合理的抗结垢性能。

③换热器应容易维护。这就要求换热器容易清理,对于易腐蚀、强振动等破坏的元件应便于更换,换热器应满足工程实际场地的要求。

④换热器应尽可能地经济。选用时应综合考虑换热器的制造成本、安装费用、维护费用等,应使换热器尽可能地经济。

⑤选用换热器时要根据场地的限制考虑换热器的直径、长度、重量和换热管结构等。对于使用单位来说,在对换热器进行选型时首要考虑的因素并不一定是费用,而往往是其运行参数,主要是指运行压力和温度。运行压力决定了承压部件的厚度,其对换热器的选型具有重要影响。换热器的设计温度也是一个极为重要的运行参数,它表明了换热器材料在设计温度下是否能承受操作压力和其他负荷。在较低温度和低温深冷的应用场合,对材料钢性有严格要求,在高温的应用场合,要求材料具有较高的抗蠕变能力。当然,有些材料耐热程度很高,但这样的材料价格往往也很昂贵。综合考虑这些情况,则材料热强度最高极限不宜取得过高。

除换热器运行参数外,换热器中冷、热流体的种类和流量、热导率、黏度等物理性质以及腐蚀性、热敏性等化学性质,对换热器的选型也有很大的影响。

换热器内流体的流量决定了所需要的流通面积。由于较大的流速容易造成换热器内较大的压力降与冲击,材料增加腐蚀的可能性,在管壳式换热器壳程内还容易造成流体诱导振动。因而流量越大、需要选择具有较大流通面积的换热器,从而可以降低换热器内流体的流速。

为保证所使用换热器的可靠性与耐久性,换热器的制造材料应有适宜的使用环境下的属蚀速率、并能承受操作压力和温度。若流体腐蚀性强、应选择由高抗腐蚀材料制成的换热器、比如可选用由石墨材料或玻璃钢等耐腐蚀材料制成的换热器。如在冷却湿氯气时,由于湿氯气的强腐蚀性,因此必须选用由聚四氟乙烯等耐腐蚀性材料制成的换热器、这样就限制了可能采用的换热器的结构范围。不过这类换热器通常不能承受高压,而且通常其容量也不能过大。

在换热器选型时,除要考虑上述的运行参数、流体性质等影响因素外,还应根据所给工艺条件、现场安装条件、各种费用的允许范围等因素,力求使换热器在整个使用寿命内最经济地运行。

对于所选择的换热器,应尽量满足以下要求∶具有较高的传热效率、较低的压力降;重量轻且能承受操作压力;有可靠的使用寿命;产品品质高,操作安全可靠;所使用的材料与过程流体相容∶设计计算方便,制造简单,安装容易,易于维护与维修。

在实际选型中,这些选择原则往往是相互矛盾、相互制约的。在具体选型时,我们需要抓住实际,1.况下最重要的影响因素或者说是所需换热器要满足的最主要目的,解决主要矛盾。有时,还需要考虑换热器的吊装、容量及存放等因素。

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