換熱器設(shè)計手冊

　　換熱設(shè)備是化工工業(yè)應(yīng)用典型的工藝設(shè)備，是用于實(shí)現(xiàn)熱量傳遞，使熱量由高溫流體傳給低溫物體。下面是學(xué)習(xí)啦小編精心為你們整理的換熱器設(shè)計手冊的相關(guān)內(nèi)容，希望你們會喜歡!

　　換熱器設(shè)計手冊

　　4.1 設(shè)計依據(jù)

　　《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》TSG R0004-2009 《壓力容器》 GB150-2011 《化工工藝設(shè)計手冊》2003-8

　　《熱交換器型式與基本參數(shù)：浮頭式熱交換器》GBT 28712.1-2012 《熱交換器型式與基本參數(shù)：固定管板換熱器》GBT 28712.2-2012 《熱交換器型式與基本參數(shù)：立式熱虹吸式重沸器》GBT 28712.4-2012

　　4.2 換熱器類型的選擇

　　當(dāng)換熱流股不允許進(jìn)行混合時，就要求在間壁式換熱器中進(jìn)行。目前，在換熱設(shè)備中，使用量最大的是管殼式換熱器，它是工業(yè)過程熱量傳遞中應(yīng)用最為廣泛的一種換熱器，適用的操作溫度與壓力范圍較大，制造成本低，清洗方便，處理量大，工作可靠，本項目中均使用間壁式換熱器中的管殼式換熱器。換熱器型式如圖4-1所示：

　　表 4-1 換熱器的結(jié)構(gòu)分類

　　表4-2 管殼式換熱器優(yōu)缺點(diǎn)對比

　　4.3 換熱器選型原則

　　4.3.1換熱介質(zhì)流程

　　介質(zhì)走管程還是走殼程，應(yīng)根據(jù)介質(zhì)的性質(zhì)及工藝要求，進(jìn)行綜合選擇。以下是常用的介質(zhì)流程安排。

　　(1)腐蝕性介質(zhì)宜走管程，可以降低對外殼材料的要求; (2)毒性介質(zhì)走管程，泄露的概率小; (3)易結(jié)垢的介質(zhì)走管程，便于清洗和打掃;

　　(4)壓力較高的介質(zhì)走管程，以減小對殼體機(jī)械強(qiáng)度的要求;

　　(5)溫度高的介質(zhì)走管程，可以改變材料，滿足介質(zhì)的要求;

　　此外，由于流體在殼程內(nèi)容易達(dá)到湍流(Re>100即可，而在管內(nèi)流動Re>10000才是湍流)因而主張粘度較大、流量小的介質(zhì)選在殼程，可提高傳熱系數(shù)。從壓降考慮，也是雷諾數(shù)小的走殼程有利。

　　4.3.2 換熱介質(zhì)終點(diǎn)溫差

　　換熱器的終端溫差通常由工藝過程的需要而定，但在確定溫差時，應(yīng)考慮到對換熱器的經(jīng)濟(jì)性和傳熱效率的影響。在工藝過程設(shè)計時，應(yīng)使換熱器在較佳范圍內(nèi)操作，一般認(rèn)為理想終端溫差如下。

　　(1)熱端的溫差，應(yīng)在20℃以上;

　　(2)用水或其他冷卻介質(zhì)冷卻時，冷端溫差可以小一些，但不要低于5℃; (3)當(dāng)用冷卻劑冷凝工藝流體時，冷卻劑的進(jìn)口溫度應(yīng)當(dāng)高于工藝流體中最高凝點(diǎn)組分的凝點(diǎn)5℃以上;

　　(4)空冷器的最小溫差應(yīng)大于20℃;

　　(5)冷凝含有惰性氣體的流體，冷卻劑出口溫度至少比冷凝組分露點(diǎn)低5℃。

　　4.3.4 換熱器管殼層壓降

　　壓力降一般考慮隨操作壓力不同而有一個大致的范圍。壓力降的影響因素較多，但希望換熱器的壓力降在下述參考范圍內(nèi)或附近。

　　表4-4 換熱器常見壓降表

　　本項目設(shè)計中保證出口絕壓小于0.1MPa(真空條件)，壓降不大于進(jìn)口壓強(qiáng)的40%，出口絕壓大于0.1MPa，壓降不大于進(jìn)口壓強(qiáng)的20%。

　　4.3.5 傳熱膜系數(shù)

　　傳熱面兩側(cè)的傳熱膜系數(shù)、如相差很大時，值較小的一側(cè)將成為控制傳熱效果的主要因素，設(shè)計換熱器時，應(yīng)盡量增大較小這一側(cè)的傳熱膜系數(shù)，最好能使兩側(cè)的值大體相等。計算傳熱面積時，常以小的一側(cè)為基準(zhǔn)。

　　增加值的方法有：

　　(1) 縮小通道截面積，以增大流速; (2) 增設(shè)擋板或促進(jìn)產(chǎn)生湍流的插入物;

　　(3) 管壁上加翅片，提高湍流程度也增大了傳熱面積;

　　(4) 糙化傳熱表面，用溝槽或多孔表面，對于冷凝、沸騰等有相變的傳熱過程來說，可獲得大的膜系數(shù)。

　　4.3.6 污垢系數(shù)

　　換熱器使用中會在壁面產(chǎn)生污垢，這是常見的事，在設(shè)計換熱器時應(yīng)予認(rèn)真考慮。由于目前對污垢造成的熱阻尚無可靠的公式，不能進(jìn)行定量計算，在設(shè)計時要慎重考慮流速和壁溫的影響。選用過大的安全系數(shù)，有時會適得其反，傳熱面積的安全系數(shù)過大，將會出現(xiàn)流速下降，自然的“去垢”作用減弱，污垢反會增加。有時在設(shè)計時，考慮到有污垢的最不利條件，但新開工時卻無污垢，造成過熱情況，有時更有利于真的結(jié)構(gòu)，所以不可不慎。應(yīng)在設(shè)計時，從工藝上降低污垢系數(shù)，如改進(jìn)水質(zhì)，消除死區(qū)，增加流速，防止局部過熱等