压缩气体换热器设计及计算
换热器就是用于存在温度差的流体间的热交换设备,换热器中至少有两种流体,温度较高则放出热量,反之则吸收热量。换热器依据传热原理和实现热交换的方法一般分为间壁式、混合式、蓄热式三类。其中间壁式换热器应用广。它又可分为管式换热器、板式换热器、翅片式换热器、热管换热器等。其中以管式(包括蛇管式、套管式、管壳式等)换热器应用普遍。列管式和板式,各有优点,列管式是一种传统的换热器,广泛应用于化工、石油、能源等设备;板式则以其高效、紧凑的特点大量应用于工业当中。
列管式换热器又称为管壳式换热器,是典型的间壁式换热器,历史悠久,占据主导作用,主要有壳体、管束、管板、折流挡板和封头等组成。一种流体在管内流动,其行程称为管程;另一种流体在管外流动,其行程称为壳程。管束的壁面即为传热面。
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设计计算要求
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设计要求:
两流体温度的变化情况
热流体进口温度 137℃,出口温度 40℃;
冷流体进口温度40℃,出口温度为 30℃。
该换热器用循环冷却水冷却,冬季操作时,其进口温度会降低,考虑到这一因素,估计该换热器的管壁温度和壳体温度之差较大,确定选用浮头式换热器。
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选型
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管程设计安排
从两物流的操作压力看,应使混合气体走管程,循环冷却水走壳程。但由于循环冷却水较易结垢,若其流速太低,将会加快污垢增长速度,使换热器的热流量下降,所以从总体考虑,应使循环冷却水走管程,热空气走壳程。
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确定物性数据
定性温度:
对于一般气体和水等低黏度流体,其定性温度可取流体进出口温度的平均值。
经过设计出来了这个浮头式换热器。此换热器选用Φ52.5mm的碳钢管,管径较大,易于清洗,因考虑到管程流体易结垢,故选用此种类型的管,而且压降不是很大,所以选用较合理;本换热器的缺点就是不可承受较大压力流体的换热,而且排列的管子数不多,故处理能力有限。不过总体来说,按此方式设计及计算能有借鉴作用。
来源:工业气体工程
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