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                      武漢換熱設備設計中應注意的問題?

                      所屬分類:媒體報道    發布時間: 2020-08-29    作者:admin
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                      無論是換熱設備的設計計算或是校核計算,一般均應考慮下列問題。

                      首先必須滿足工藝要求。

                      換熱設備中換熱介質參數(流速、允許壓降、溫度等)的合理選取

                      在換熱設備中,介質流速高,傳熱系數大,在熱負荷一定情況下,可使傳熱面積減小,設備結構緊湊,不僅節省投資,而且有利于減緩或抑制污垢的形成,但同時,介質流速高,壓降增大,而且介質對傳熱面的沖蝕加劇,并容易產生流體誘導振動破壞等。計算表明,隨著介質流速的增大,壓降的增大速率遠大于傳熱系數的增大速率。因此,介質速度的選取應考慮壓降的合理性,盡可能在允許壓降范圍內,提高流速,以加大傳熱系數。

                      介質溫度和工作壓力一樣,通常由工藝過程的實際情況或由設計者根據需要來決定,但介質溫度過高或過低都可能出現結垢、結晶等現象,反而導致傳熱惡化,同時介質的溫度或溫度差會對換熱設備材質選用及熱補償要求等產生影響;換熱終溫對換熱設備效率和傳熱強度有很大影響,當熱,冷介質進行逆流換熱時,如冷流體出口終溫接近熱流體的進口溫度,則熱利用率.大,但傳熱強度.小,需要的傳熱面積.大。

                      安排流程,以便獲得較大的傳熱系數,并使熱、冷流體的流向盡可能接近逆流。

                      換熱設備結構參數的合理選擇主要包括結構型式、尺寸和材質等方面。

                      如對于管殼式換熱器,須合理確定管程數和殼程形式,管程數有1~12程多種,常用有1,2,4管程,管程數增加,管內流速增加,傳熱系數也增加,但管內流速要受到管程壓降等限制。殼程也有多種形式,如單殼程、雙殼程等,管束支撐形式也可采用多種結構,如常用的圓缺形折流板、環盤形折流板、螺旋形折流板,折流桿式支撐等。換熱管管徑愈小換熱器愈緊湊,愈便宜,但是管徑愈小換熱器的壓降將增加,換熱管在管板上布置主要有正方形和三角形兩種形式,三角形布置有利于殼程流體的湍流,正方形布置有利于殼程清洗。

                      設計計算時,應注意定性尺寸的計算。在努塞爾特數、雷諾數等的定義式中均有定性尺寸,通常是選取對流體運動或傳熱發生主導影響的尺寸作為定性尺寸。例如,在圓管內的換熱過程取管子內徑,而對非圓形管道則取其當量直徑。

                      粘度修正。在某些準則方程式中,為了考慮非定溫流動和熱流方向對換熱的影響,常乘有因子的修正項。此修正項的計算,往往由于壁溫未知而采用試差法;但也可取近似值:液體被加熱時,取1.05,液體被冷卻則取0.95,對氣體,則不論加熱或冷卻,均可取1.0。

                      在達到所需工藝要求的前提下,應使設備費、操作費和維護費之和為.低。

                      考慮采用各種強化傳熱措施。

                      如對于管殼式換熱器,由傳熱基本方程可見,增大總傳熱系數、傳熱面積和有效平均溫差均可提高傳熱效率,強化傳熱。

                      增大傳熱面積,不是單純增大換熱設備的尺寸,而要增大單位體積內的換熱面積,使設備緊湊、結構合理,如采用小直徑管子、翅片管等:

                      物料的進出口溫度主要取決于工藝條件,雖可采用選擇介質及其流量不同而加大有效平均溫差(如提高加熱蒸氣壓力以提高加熱溫度、加大冷卻水流量以降低冷卻水出口溫度),但須考慮其技術可行性與經濟合理性。

                      提高總傳熱系數是強化傳熱的重要途徑,由傳熱系數方程式可見,提高總傳熱系數K必須從提高換熱設備間壁兩側的給熱系數以及降低污垢熱阻等入手。污垢熱阻隨操作時間增長逐漸加大,可能成為影響傳熱的主要因素,應通過各種方法減緩污垢的形成與發展。強化傳熱的重點是提高間壁兩側表面的給熱系數,提高換熱設備間壁兩側給熱系數中較小側的給熱系數可使總傳熱系數顯著增大;提高間壁兩側給熱系數的方法可分為無源強化技術和有源強化技術兩類,日前無源強化技術主要有處理表面、粗糙表面、擴展表面、擾流元件、螺旋管、添加物等方法;有源強化技術主要有機械攪拌、表面振動,流體振動、電磁場等方法,此外也可采用兩種或兩種以上強化措施同時采用的復合強化技術。各種強化傳熱技術都有一定的適用范圍,在換熱設備設計計算時,須視具體情況而定。


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