换热器选型要点

2018-11-23 09:05:15 焕能科技 76

如何根据不同的,工艺生产流程和生产规模,设计出投资省、能耗低、传热效率高、维修方便的换热器,是一项非常重要的工作。然而在生产工艺流程中,已经使用的换热器,又有哪些呢。用户换热器选型,又应当注意哪些要点?

换热器分类

按工艺功能分冷却器、加热器、再沸器、冷凝器、蒸发器、过热器、废热锅炉等。

按传热方式、结构分间壁传热和直接传热,其中间壁传热式,分为管式、板式、扩展表面式、蓄热式等,其他形式的换热器。

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常用换热器类型及应用

类型 换热面积温度
 压力(最大)材料
特点和应用

管壳式换热器

管壳式(标准型)

S&T

≤5000-270 ≤ t ≤ 1650600
无限制此类换热器安全,可靠,可以采用特殊换热管,提高其换热效率。

折流杆式

rod  baffle

≤5000-100 ≤ t ≤ 600300
无限制折流杆支承换热管消除振动,因此压损小,适用于气液或气体系统。

多管式

multitube

≤50-100 ≤ t ≤ 600300无限制较好的传热推动力,换热面积相对比较小,且两流体温度交叉时,可采用此型式。

蛇管式

coiled tube

≤2000-260 ≤ t ≤ 600200

铜、铝、不锈钢、 碳钢

在底纹系统中,不宜采用铝材板翅式换热器,而经常采用蛇管式换热器。

单管式换热器

套管式

double tube

≤10-100 ≤ t ≤ 600300

铜、铝、不锈钢、 碳钢

当传热面积小(10m²~20m²)时,一般选套管式换热器,制造成本低,维修简单,但经凑性差。

长号式

trombone

≤100-50 ≤ t ≤ 300300

铜、铝、不锈钢、碳钢

也称冲洗式,常用在海水、液化石油气加热器中。结构简单易维修,但占地面积较大。

蛇管式

coll

≤100 ≤ t ≤ 300300
铜、铝、不锈钢、碳钢蛇管式换热器,常被插在罐中,用以加热或冷却罐内液体。

板式换热器

板式

plate(gasket)

≤2000-40 ≤ t ≤ 20025
钛、不锈钢结构紧凑易维修,液-液换热效率较高,应用范围广,可与气体冷却,冷凝或沸腾传热。

螺旋板式

spiral

≤200-90 ≤ t ≤ 40020
碳钢、不锈钢,钛,等......
有逆流,错流两种,由于错流流动方式压力损失较小,故多采用逆流方式。

翅片式换热器

空冷器

air_cooled

≤2000

≤500

(air temp: -60 ~ +50)

500

碳钢、不锈钢

翅片:铝,碳钢

空冷器安装结构较大,需做结构价格,耗电等综合分析。

板翅式

plate fin

≤10000-260 ≤ t ≤ 100(铝)70
铝、不锈钢、铜板翅式换热器常用于低温过程,其传热性能好,重量轻,结构紧凑,适应性广

热管

heat pipe

<2000
-40 ≤ t ≤ 35010
碳钢、不锈钢、铜
流动阻力小,体积小,结构紧凑

常用换热器选用-管壳式换热器

工艺条件

1温度

冷却水温度高于60℃易结垢,高温端温差不应<20℃,低温端温差不应<5℃。当工艺物流进行换热时,低温端的温差不应<20℃。

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采用多管程单壳程换热器,且用水做冷却剂时,冷却水出口温度,不高于工艺流体温度。冷却剂入口温度应高于,工艺物流易结冻组分的冰点。当冷凝带有惰性气体物料时,冷却剂出口温度,应低于工艺物料的露点。

 

2压力降

 

增大工艺物流流速,可增加传热系数,使换热结构紧凑,但流速增加关系到压力降。

 

3物流安排

☆ 为省保温层或减少壳体厚度,高温物流一般走管程,有时候为了物料冷却,也可使高温物流走壳程。

☆ 较高压力、黏度大、流量小、传热膜系数小的走壳程,易使工艺物流湍流,增加传热系数。

☆ 而腐蚀性较强的、对压力降特定要求的走管程,传热系数和压降计算误差小。

☆ 较脏易结垢物流走管程,便于控制和清洗污垢;若走壳程,应采用正方形排布,并且换热器可拆。

 

结构参数

1平滑管

☆ 管径:管径越小结构越紧凑,换热器越便宜,同时压降也越大。常用管径有19mm、25mm、32mm。

☆ 管长:无相变换热时,管子较长,传热系数增加;相同换热面积,长管管程数少,压力降小,且传热面积比价低。

☆ 排布:有正方和三角两种配布,三角配布利于壳程湍流,正方配布利于壳程清洗。

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2管程数及壳程形式

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管程数增加,管内流速增加,但管内流速受管程压降限制。壳程形式分为单壳程、双分流式、双壳程和分流式。

3折流板

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折流板可改变壳程流体方向,使垂直于管束流动,获得较好的传热效果。而折流板间距将影响,壳程物流的流向和流速,从而影响传热效率。最小间距为壳体直径的1/5,不应小于50mm。

 

常用换热器选用-板式换热器

 

基本结构

板式换热器型式,有框架式(可拆卸)、钎焊式两大类,板片形式有人字形波纹板、水平平直波纹板、瘤形板片三种。

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运行原理

板式换热器是由,带一定波纹的金属板片,叠装成的新型高效换热器,包括垫片、压紧板(活动端板、固定端板)和框架(上、下导杆,前支柱)。

 

板片间由垫片密封并导流,分隔出冷/热流体通道,换热介质在各自通道流过,相隔板片进行热量交换。

 

特点

☆ 传热效率高,阻损少,水量小,安全可靠;

☆ 占地小,易维护,在投资效率低;

☆ 有利于低温热源的利用。

 

应用领域

☆制冷  ☆暖通空调 ☆集中供热

☆化学工业 ☆冶金工业 ☆机械工业 ☆电力工业

☆造纸工业 ☆纺织工业 ☆食品工业 ☆油脂工艺

 

常用换热器选用-管式换热器

 

基本结构

管式换热器有壳体、管束、管板和封头等组成,壳体多呈圆形,内部装有平行管束,管束两端固定于管板上。

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分类:固定管板式、浮头式、“U”型管式

 

运行原理

☆ 一种工质由封头端的进口,接管进入传热管内,其流程可根据工艺要求,实现一管程、二管程和四管程结构。

☆ 另一种工质壳体一端的进口,接管进入壳体内,并均匀地分布于传热管外,其流动状态可根据工艺要求,设置不同型式和数量的折流板。

☆ 做为传热元件——换热管,根据工艺要求采用黄铜管,铜翅片管和钢管,从而保证不同物性、不同温度的工质,在换热器内实现热量交换,达到冷却或加热的目的。


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