【文章內容簡介】 得到改善及提升。 常規(guī)電除塵與低低溫電除塵方案對比表 綜述 換熱器是實現(xiàn)物料之間熱量的傳遞 ,進行換熱必須的一種設備 ,廣泛使用于化工、石化、冶金、食品、化纖等行業(yè) ,尤其是在石油化工、化工、冶金、造紙等領域 ,使用最為普遍。換熱器的分類方法多樣 ,根據(jù)其工作原理可以分為 :直接接觸式換熱器、間壁式換熱器以及蓄能式換熱器三 大類 ,其中以間壁式的換熱器使用最為廣泛。據(jù)統(tǒng)計 ,90%以上的換熱器都是間壁式換熱器。間壁式換熱器又可以分為板殼式換熱器和管殼式換熱器兩大類 ,但以管殼式換熱器應用最為廣泛 ,由于其具有高度的可靠性和廣泛的適應性 ,在長期的操作中積累了豐富的經(jīng)驗 ,有了一系列的標準和大量的資料 ,實現(xiàn)了用計算機進行設計計算的設計方式。管殼式換熱器又分為管板式、浮頭式、 U 形管式以及釜式重沸器等形式。盡管近年來管殼式換熱器受到了新型高效換熱器的挑戰(zhàn) ,但是管殼式換熱器由于其結構簡單、操作彈性大等 ,具有其它換熱器無法比擬的優(yōu)點 ,目前仍是化工 、石化等各個行業(yè)使用最廣的換熱器類型 ,尤其是在高壓、高溫等大型換熱設備中仍然占有主導地位。因此 ,本文及本文編寫的換熱器計算軟件主要以管殼式換熱器為研究對象。 合理設計換熱器對于實現(xiàn)工藝操作、節(jié)約能源、減少一次投資、降低操作費 用都將起到不可低估的作用 。對換熱器進行科學的計算 ,對換熱器的結構進行合理的設計 ,是使換熱器性能充分發(fā)揮的重要保證。不同的結構形式有著各自不同的特點 ,發(fā)揮的作用也不盡相同。在進行管殼式換熱器設計時 ,需考慮的影響因素很多 ,如供熱條件、介質結垢、壓力、檢修以及是否需要機械清洗等 ,根據(jù)以上因素確定需要的換熱器的結構形式。同時 ,對換熱器使用的材料的價格和制造成本以及運行成本的考慮也是一項重要的影響因素。在設計管殼式換熱器時 ,在不影響工藝設計要求的基礎上 ,使換熱器能夠在使用范圍內實現(xiàn)制造成本以及運行成本最經(jīng)濟的的運行 ,實現(xiàn)經(jīng)濟效益和社會效益的最大化 ,是工藝設計的最終目標。例如浮頭式換熱器使用范圍較廣 ,U 型管式換熱器能承受較大壓力 ,固定管板式換熱器 ,其結構簡單 ,設計成本及造價均較低 ,由于其每根換熱管都能單獨拆裝 ,便于清洗和更換 ,與其它型式的換熱器相比 ,尺寸相同的條件下 ,其換熱面積更大。然而 ,由于管板 式換熱器的殼程在發(fā)生膨脹時抗應力能力比較差 ,則決定了管板式換熱器只能適用于對殼程壓力及溫度要求不高以及換熱介質溫差不大的情況。各種換熱器都有其獨特的適用范圍 ,選擇合適的換熱器是工藝設計人員的任務之一。 在化工生產(chǎn)過程中 ,介質常常需要進行加熱或冷卻 ,即熱量的傳遞。換熱器管程和殼程分別通過兩不同溫度的流體時 ,溫度較高的流體通過換熱管壁將熱量傳遞給溫度較低的流體 ,使得溫度較高的流體被冷卻 ,溫度較低的流體被加熱 ,進而實現(xiàn)兩流體換熱的工藝目的。經(jīng)過幾個世紀的發(fā)展 ,目前已開發(fā)出多種結構形式的換熱器 ,例如管殼式、板翅式、 螺旋板式、空冷器、熱管等形式。 當一種流體與另一種流體進行熱交換而不允許混合時 ,就要求在間壁式換器中進行 ,冷熱流體被固體傳熱面隔開。間壁式換熱器很多 ,例如套管換熱器、蛇管換熱器、管殼式換熱器和板式換熱器等等。在各種換熱器中 ,由于管殼式換熱器能承受較大的壓力 ,單位體積內能提供較大的傳熱面積 ,傳熱效果好并且適應性較強 ,因此是生產(chǎn)上應用最廣泛的換熱設備之一。 在壓力不太高的情況下 ,采用浮頭式換熱器最為合適。特別是當流體流速較大時 ,若采用其它類型的換熱器就有一定的困難。在高壓情況下 ,工業(yè)上一般選用 U 型管 式換熱器。由于管殼式換熱器應用相當廣泛 ,為方便用戶選擇合適的換熱器產(chǎn)品 ,換熱器已經(jīng)系列化和標準化。 1993 年 1 月實施的中華人民共和國行業(yè) 標準 JB/T4714～ 4721— 92,統(tǒng)一了管殼式換熱器的標準。 管殼式換熱器雖然是一種普通化的產(chǎn)品 ,但在千差萬別的傳熱工況中 ,由于其結構的局限性、冷熱物流操作條件和物理性質的多變性、以及針對具體工況進行優(yōu)化設計的手段缺乏 ,常常使得管殼式換熱器處于較低的傳熱效率下操作運行。隨著化工、石油化工和能源工業(yè)的迅速發(fā)展、各企業(yè)節(jié)能降耗的日益深入 ,近期發(fā)展了很多新 的工藝技術。例如利用換熱網(wǎng)絡夾點技術 ,增加工藝物流余熱的回 收、減少加熱與冷卻的公用工程負荷的消耗等 ,已經(jīng)取得了良好的效果。但是 , 隨之而來的是熱量利用系統(tǒng)變得更加龐大和復雜。由于深度回收熱量 ,致使換熱 網(wǎng)絡傳熱溫差的大幅度下降 ,因此造成需要的傳熱面積急劇增加。提高換熱器的 傳熱效率 ,研究強化傳熱的技術已經(jīng)勢在必行 ,當前涉及面最廣、研究最深的 ,當屬對流強化傳熱技術。 熱力學和傳熱學既有區(qū)別又有聯(lián)系。熱力學不是用來研究引起傳熱的機理和 傳熱的快慢 ,它僅研究物質的平衡狀態(tài) ,確定系統(tǒng)由一個平衡狀態(tài)變到另一 個平衡狀態(tài)所需的總能量 。而傳熱學研究能量的傳遞速率 ,因此可以認為傳熱學是熱力學的擴展。 根據(jù)不同的工藝生產(chǎn)流程和生產(chǎn)規(guī)模 ,設計出投資省 ,能耗低 ,傳熱效率高 ,維修方便的換熱器 ,是工藝設計人員的核心命題。對于石油化工行業(yè)的設計人員來講 ,首要的任務就是針對具體的操作工況選擇最合適的換熱器 ,選好換熱器的型式后 ,就需要進行換熱器的設計計算 ,從而決定其結構尺寸。 換熱器的設計過程主要有傳熱計算和壓力降計算兩個方面。所需的數(shù)據(jù)可分 為換熱器的結構數(shù)據(jù)、物性數(shù)據(jù)和工藝數(shù)據(jù)等三大類。在設計新的換熱器時結構參數(shù)的選擇最為重要 ,因為它是計算的基準。例如管殼式換熱器的設計中就有殼體型式、管程數(shù)、管子類型、管長、管子排列形式、折流板類型、冷熱流體流動通道方式等方面的選擇 。工藝數(shù)據(jù)包括冷熱流體的流量 ,進出換熱器冷熱物流的溫度、壓力、管程和殼程的允許壓力降及污垢熱阻等 。物性數(shù)據(jù)包括冷熱流體在操作溫度下的密度、比熱容、黏度、導熱系數(shù)、表面張力等。在涉及相變時 ,還需要流體的相平衡數(shù)據(jù)。具體的計算方法根據(jù)換熱器結構和功能的不同而不同。由于換熱器的設計方法運算比較繁復 ,隨著計算機技術的發(fā)展 ,如今很多計算只能依靠軟件進行計算 ,比較著名的換熱器計算軟 件有美國傳熱研究公司 HTRI和美國 Aspen Tech 公司的 HTFS,另外 PRO/II 軟件中的嚴格換熱器計算模塊也是比較好的換熱器計算軟件。 管殼式換熱器分類與特點 管殼式換熱器是目前化工生產(chǎn)中應用最廣泛的傳熱設備 ,與其它各類換熱器相比主要優(yōu)點是 :單位體積具有較大的傳熱面積以及傳熱效果較好。此外 ,結構簡單 ,可以用來制造的材料范圍較廣 ,操作彈性也較大等 ,因此在高溫高壓和大型裝置上多采用管殼式換熱器。 管殼式換熱器中 ,由于兩流體的溫度不同 ,管束和殼體的溫度也不相同 ,因此它們的傳熱膨脹程度也有差別。若兩 流體的溫度差較大 (50℃