二硫化碳換熱器的設(shè)計(jì)說(shuō)明-文庫(kù)吧
2025-03-28 00:56 本頁(yè)面
【正文】 合。 U形管換熱器(代號(hào)Y)優(yōu)點(diǎn)：只有一塊管板，管束由多根U形管束組成，管的兩端固定在同一塊管板上，管子可以自由伸縮。當(dāng)殼體與U形換選擇依據(jù)來(lái)自于夏清，陳常貴主編《化工原理》，天津，天津大學(xué)出版社，2008，第279頁(yè)。熱器有溫差時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生熱應(yīng)力。缺點(diǎn)：由于受到管曲率半徑的限制，其換熱管排布較少，管束最內(nèi)層管間距較大，管板的利用率較低，殼程流體易形成短路，對(duì)傳熱不利。當(dāng)管子泄漏損壞時(shí)，只有管束外圍處的U形管才便于更換，內(nèi)層換熱管壞了不能更換，只能堵死，而且損壞一根U形管相當(dāng)于壞兩根管，報(bào)廢率極高。這種換熱器適用于管、殼壁溫差較大或殼程介質(zhì)易結(jié)垢需要清洗、又不適宜采用浮頭式和固定管板式的場(chǎng)合。特別適用于管內(nèi)走清潔而不易結(jié)垢的高溫、高壓、腐蝕性大的物料。 滑動(dòng)管板式換熱器優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉，必要時(shí)可在管箱增設(shè)隔板，強(qiáng)化傳熱。缺點(diǎn)：填料泄漏時(shí)可導(dǎo)致管程和殼程的流體相混，故嚴(yán)禁用于兩種流體不相容的場(chǎng)合。 流體流動(dòng)通道的選擇依據(jù)不清潔或易結(jié)垢的流體，宜走容易清洗的一側(cè)。對(duì)于直管管束，宜走管程，便于清洗；對(duì)于U型管管束，宜走殼程。腐蝕性流體宜走管程，以免殼體和管束同時(shí)被腐蝕。壓力高的流體走管程，以免制造較厚的殼體。為增大對(duì)流傳熱系數(shù)，需要提高流速的流體的宜走管程，因管程流通截面積一般比殼程的小，且做成多管程也教容易。公式21和22來(lái)源于夏清，陳常貴主編《化工原理》，天津，天津大學(xué)出版社，2008，第225頁(yè)。兩流體溫差較大時(shí)，對(duì)于固定管板式換熱器，宜將對(duì)流傳熱系數(shù)大的流體走殼程，以減小管壁與殼體的溫差，減小熱應(yīng)力。蒸汽冷凝宜走殼程，以利于散熱、排出冷凝液，增強(qiáng)傳熱效果。需要冷卻的流體宜走殼程，以減小冷卻劑用量。但溫度很高的流體，其熱能可以利用，宜走管程，以減小熱損失。粘度大或流量小的流體宜走殼程，因由折流擋板的作用 ，在低Re數(shù)下（Re100）即可達(dá)到湍流。在選擇流動(dòng)管道時(shí)，上述原則往往不能同時(shí)兼顧，應(yīng)視具體問題抓住主要方面，一般首先考慮流體的壓力降、防腐蝕清洗等要求，然后在校核對(duì)流傳熱系數(shù)和流動(dòng)阻力，以便做出恰當(dāng)?shù)倪x擇。 換熱器結(jié)構(gòu)的計(jì)算 熱負(fù)荷Q的計(jì)算......................（21)式中：——流體的質(zhì)量流量，kg/s； ——流體的平均比定壓熱容，J/(kg.℃)T——熱流體的溫度，℃t——冷流體的溫度，℃下標(biāo)1和2分別表示換熱器的進(jìn)口和出口。公式23,24,25來(lái)源于夏清，陳常貴主編《化工原理》，天津，天津大學(xué)出版社，2008，第229頁(yè)。公式26,27來(lái)源于夏清，陳常貴主編《化工原理》，天津，天津大學(xué)出版社，2008，第231頁(yè)。.................................（22）式中：——飽和蒸汽（即熱流體）的冷凝速率，kg/s； r——飽和蒸汽的冷凝熱，J/kg 平均溫度差計(jì)算公式：......................（23）（包含一側(cè)恒溫的情況） 逆流與并流的平均溫差：當(dāng)2時(shí)，.............(24)當(dāng)2時(shí)，....................(25)式中、——換熱器兩端熱冷流體的溫差，℃。錯(cuò)、折流的平均溫度：式中 ——按逆流情況求的對(duì)數(shù)平均溫差，℃； ——溫差矯正系數(shù)， =f（P，R）...................（26）...........................（27）表21數(shù)據(jù)來(lái)源于夏清，陳常貴主編《化工原理》，天津，天津大學(xué)出版社，2008，第229頁(yè)。公式28來(lái)源于夏清，陳常貴主編《化工原理》，天津，天津大學(xué)出版社，2008，第235頁(yè)。 K值的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)估算K值需要對(duì)其進(jìn)行估記，常見的流體的K值如下表21：K值經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)表21冷流體熱流體傳熱系數(shù)K值/ W/(℃)水水蒸氣冷凝14204250水氣體17280水水8501700水低沸點(diǎn)烴類冷凝4551140水有機(jī)溶劑115340根據(jù)上表21查得的K的經(jīng)驗(yàn)值K估估算出換熱器的面積A估： 由 得.........................................（28） 管子初選管數(shù).............................................（29） 管長(zhǎng)............................................（210）管程............................................（211）公式212,213來(lái)源于夏清，陳常貴主編《化工原理》，天津，天津大學(xué)出版社，2008，第248頁(yè)。對(duì)于低粘度流體（小于兩倍常溫的水的粘度）的計(jì)算公式： ....................（212） 當(dāng)流體被加熱時(shí)， n=當(dāng)流體被冷卻時(shí)， n=式中 、—流體的密度和粘度，kg/；、—流體的導(dǎo)熱系數(shù)和比熱容，W/(.℃)、 J/(kg.℃)； u—管內(nèi)的流速，m/s；—列管內(nèi)徑，m。應(yīng)用范圍：Re10 000,Pr=,管長(zhǎng)與管徑之比，若可由 上式算出乘以特征尺寸：管內(nèi)徑定性溫度：取流體進(jìn)、出口溫度的算數(shù)平均值。對(duì)于高粘度液體（大于2倍常溫水的粘度）的計(jì)算公式：........................（213） 式中 是考慮熱流方向的校正系數(shù)，可以用表示。公式214,215來(lái)源于夏清，陳常貴主編《化工原理》，天津，天津大學(xué)出版社，2008，第257頁(yè)。指壁面溫度下流體粘度，因壁溫未知，計(jì)算需用試差法，故可取近似值。當(dāng)流體被加熱時(shí)=；液體被冷卻時(shí)，取=。氣體不論加熱與冷卻均取= 應(yīng)用范圍：Re10000,Pr=， 特征尺寸：管內(nèi)徑。 定性溫度：除按壁溫取值外，均取流體進(jìn)、出口溫度的算術(shù)平均值。若列管換熱器內(nèi)裝有園缺擋板（缺口面積為25%的殼體內(nèi)截面積）時(shí):..............（214） 應(yīng)用范圍：特征尺寸：當(dāng)量直徑。定性溫度：除按壁溫取值外，均取流體進(jìn)、出口溫度的算術(shù)平均值。若換熱器的管間無(wú)擋板，管外流體沿管束平行流動(dòng)時(shí)，則值仍可以用管內(nèi)強(qiáng)制對(duì)流的公式計(jì)算，但需將式中的管內(nèi)徑將改為管間的當(dāng)量直徑。公式216,217,218來(lái)源于夏清，陳常貴主編《化工原理》，天津，天津大學(xué)出版社，2008，第257頁(yè)。對(duì)于蒸汽在水平管壁（管外、單管或管束）上的膜狀冷凝傳熱系數(shù)：................................（215）式中——管子外徑； n——管束在垂直面上的列數(shù)，對(duì)單管n=1； ——飽和溫度與壁面溫度之差； 、—特性溫度下冷凝液的導(dǎo)熱系數(shù)、密度和粘度汽化潛熱r由值決定，特性溫度取膜溫即（或板外）的冷凝對(duì)流傳熱系數(shù)的計(jì)算當(dāng) Re2000 時(shí)，膜層內(nèi)為層流，則....................................（216）l——垂直管的高度，m；r——飽和蒸汽的冷凝熱，kJ/kg；定性溫度：蒸汽冷凝熱取飽和溫度下的值，其余物性取液膜平均溫度下的值。當(dāng) Re2000時(shí)，膜層內(nèi)為湍流，則.
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