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列管式換熱器目前廣泛使用在化工行業(yè)中,比較多的是用來生產(chǎn)酒精,列管式換熱器結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜,主要是由殼體主體、管板、換熱管、封頭和折流擋板構(gòu)成。列管式換熱器的設(shè)計(jì)過程一般包括以下內(nèi)容:
1、首先明確列管式換熱器的設(shè)計(jì)目標(biāo),包括各種設(shè)計(jì)參數(shù),比如流體的流量、溫度、壓力、換熱器的大小尺寸、換熱器的質(zhì)量等。
2、對(duì)列管式換熱器進(jìn)行總體的考慮,確定所選的結(jié)構(gòu)型式、流體流動(dòng)的方式,確定安裝的位置。尤其要保證加熱介質(zhì),保證積垢的清除。
3、進(jìn)行必要的科學(xué)計(jì)算,根據(jù)已知知識(shí)求出列管式換熱器需要的傳熱系數(shù),同時(shí)計(jì)算傳熱面積,確定換熱器的結(jié)構(gòu)參數(shù),比如管子的長(zhǎng)度、直徑和數(shù)量。
影響管殼式換熱器腐蝕的主要因素有:(1)介質(zhì)成分和濃度:濃度的影響不一,例如在鹽酸中,一般濃度越大腐蝕越嚴(yán)重。碳鋼和不銹鋼在濃度為50%左右的硫酸中腐蝕嚴(yán)重,而當(dāng)濃度增加到60%以上時(shí),腐蝕反而急劇下降;(2)雜質(zhì):有害雜質(zhì)包括氯離子、硫離子、氨離子等,這些雜質(zhì)在某些情況下會(huì)引起嚴(yán)重腐蝕;(3)溫度:腐蝕是一種化學(xué)反應(yīng),溫度每提升10℃,腐蝕速度約增加1~3倍,但也有例外;(4)ph值:一般ph值越小,金屬的腐蝕越大;4.飽和蒸汽宜走殼程,以便于及時(shí)排出冷凝液,且蒸汽較潔凈,不易污染殼程。(5)流速:多數(shù)情況下流速越大,腐蝕也越大。
增強(qiáng)換熱器傳熱效果積極的措施就是設(shè)法提高設(shè)備的傳熱系數(shù)(K)。 換熱器傳熱系數(shù)(K)的大小實(shí)際上是由傳熱過程總熱阻的大小來決定,換熱器傳熱過程中的總熱阻越大,換熱器傳熱系數(shù)(K)值也就越低;在直接蒸汽加熱器的操作中,一般在蒸汽管上裝一單向閥,故雖當(dāng)蒸汽管中的壓強(qiáng)降低時(shí),液體亦不致被吸入蒸汽管內(nèi)。換熱器傳熱系數(shù)(K)值越低,換熱器傳熱效果也就越差。 換熱器在使用過程中,其總熱阻是各項(xiàng)分熱阻的疊加,所以要改變傳熱系數(shù)就必須分析傳熱過程的每一項(xiàng)分熱阻。如何控制換熱器傳熱過程的每一項(xiàng)分熱阻是決定換熱器傳熱系數(shù)的關(guān)鍵。
影響換熱器結(jié)垢的因素有很多,如流體速度、流體流動(dòng)狀態(tài)、流體組分的組成和含量以及換熱器的結(jié)構(gòu)等都對(duì)污垢的形成有一定的影響,從應(yīng)用角度考慮,我們只有找出主要因素才能使結(jié)垢問題得到有效解決。對(duì)于某1流體而言,影響換熱器結(jié)垢的主要因素有以下幾個(gè)方面: (1)流體的流動(dòng)速度:在換熱器中,流速對(duì)污垢的影響應(yīng)該同時(shí)考慮其對(duì)污垢沉積和污垢剝蝕的影響,對(duì)于各類污垢,由于流速增大引起剝蝕率的增大較污垢沉積的速率更為顯著,所以污垢增長(zhǎng)率隨著流速的增大而減小。但是在換熱器的實(shí)際運(yùn)行中,流速的增加將增大能耗,所以,流速也不是越高越好,應(yīng)就能耗和污垢兩個(gè)方面來綜合考慮。 (2)傳熱壁面的溫度:溫度對(duì)于化學(xué)反應(yīng)結(jié)垢和鹽類析晶結(jié)垢有著重要的作用,流體溫度的增加一般會(huì)導(dǎo)致化學(xué)反應(yīng)速度和結(jié)晶速度的增大,從而對(duì)污垢的沉積量產(chǎn)生影響,導(dǎo)致污垢增長(zhǎng)率升高。在水流動(dòng)過程中會(huì)形成局部滯流區(qū)(冷水區(qū)),換熱不充分,水溫上升較慢,尤其在臥式容積式換熱器中更為明顯。