換熱器設計手冊

　　換熱裝置是化工工業應用典型的工藝裝置，是用於實現熱量傳遞，使熱量由高溫流體傳給低溫物體。下面是小編精心為你們整理的的相關內容，希望你們會喜歡!

　　4.1 設計依據

　　《固定式壓力容器安全技術監察規程》TSG R0004-2009 《壓力容器》 GB150-2011 《化工工藝設計手冊》2003-8

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

　　4.2 換熱器型別的選擇

　　當換熱流股不允許進行混合時，就要求在間壁式換熱器中進行。目前，在換熱裝置中，使用量最大的是管殼式換熱器，它是工業過程熱量傳遞中應用最為廣泛的一種換熱器，適用的操作溫度與壓力範圍較大，製造成本低，清洗方便，處理量大，工作可靠，本專案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 換熱器的結構分類

　　表4-2 管殼式換熱器優缺點對比

　　4.3 換熱器選型原則

　　4.3.1換熱介質流程

　　介質走管程還是走殼程，應根據介質的性質及工藝要求，進行綜合選擇。以下是常用的介質流程安排。

　　***1***腐蝕性介質宜走管程，可以降低對外殼材料的要求; ***2***毒性介質走管程，洩露的概率小; ***3***易結垢的介質走管程，便於清洗和打掃;

　　***4***壓力較高的介質走管程，以減小對殼體機械強度的要求;

　　***5***溫度高的介質走管程，可以改變材料，滿足介質的要求;

　　此外，由於流體在殼程內容易達到湍流***Re>100即可，而在管內流動Re>10000才是湍流***因而主張粘度較大、流量小的介質選在殼程，可提高傳熱係數。從壓降考慮，也是雷諾數小的走殼程有利。

　　4.3.2 換熱介質終點溫差

　　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，應考慮到對換熱器的經濟性和傳熱效率的影響。在工藝過程設計時，應使換熱器在較佳範圍內操作，一般認為理想終端溫差如下。

　　***1***熱端的溫差，應在20℃以上;

　　***2***用水或其他冷卻介質冷卻時，冷端溫差可以小一些，但不要低於5℃; ***3***當用冷卻劑冷凝工藝流體時，冷卻劑的進口溫度應當高於工藝流體中最高凝點組分的凝點5℃以上;

　　***4***空冷器的最小溫差應大於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範圍。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範圍內或附近。

　　表4-4 換熱器常見壓降表

　　本專案設計中保證出口絕壓小於0.1MPa***真空條件***，壓降不大於進口壓強的40%，出口絕壓大於0.1MPa，壓降不大於進口壓強的20%。

　　4.3.5 傳熱膜係數

　　傳熱面兩側的傳熱膜係數、如相差很大時，值較小的一側將成為控制傳熱效果的主要因素，設計換熱器時，應儘量增大較小這一側的傳熱膜係數，最好能使兩側的值大體相等。計算傳熱面積時，常以小的一側為基準。

　　增加值的方法有：

　　***1*** 縮小通道截面積，以增大流速; ***2*** 增設擋板或促進產生湍流的插入物;

　　***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，對於冷凝、沸騰等有相變的傳熱過程來說，可獲得大的膜係數。

　　4.3.6 汙垢係數

　　換熱器使用中會在壁面產生汙垢，這是常見的事，在設計換熱器時應予認真考慮。由於目前對汙垢造成的熱阻尚無可靠的公式，不能進行定量計算，在設計時要慎重考慮流速和壁溫的影響。選用過大的安全係數，有時會適得其反，傳熱面積的安全係數過大，將會出現流速下降，自然的“去垢”作用減弱，汙垢反會增加。有時在設計時，考慮到有汙垢的最不利條件，但新開工時卻無汙垢，造成過熱情況，有時更有利於真的結構，所以不可不慎。應在設計時，從工藝上降低汙垢係數，如改進水質，消除死區，增加流速，防止區域性過熱等