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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。列管式換熱器的設計過程一般包括以下內(nèi)容:
1、首先明確列管式換熱器的設計目標,包括各種設計參數(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、對列管式換熱器進行總體的考慮,確定所選的結(jié)構(gòu)型式、流體流動的方式,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、進行必要的科學計算,根據(jù)已知知識求出列管式換熱器需要的傳熱系數(shù),同時計算傳熱面積,確定換熱器的結(jié)構(gòu)參數(shù),比如管子的長度、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重。碳鋼和不銹鋼在濃度為50%左右的硫酸中腐蝕嚴重,而當濃度增加到60%以上時,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)在某些情況下會引起嚴重腐蝕;(3)溫度:腐蝕是一種化學反應,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。
增強換熱器傳熱效果積極的措施就是設法提高設備的傳熱系數(shù)(K)。 換熱器傳熱系數(shù)(K)的大小實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,故雖當蒸汽管中的壓強降低時,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分熱阻。如何控制換熱器傳熱過程的每一項分熱阻是決定換熱器傳熱系數(shù)的關鍵。
影響換熱器結(jié)垢的因素有很多,如流體速度、流體流動狀態(tài)、流體組分的組成和含量以及換熱器的結(jié)構(gòu)等都對污垢的形成有一定的影響,從應用角度考慮,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方面: (1)流體的流動速度:在換熱器中,流速對污垢的影響應該同時考慮其對污垢沉積和污垢剝蝕的影響,對于各類污垢,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,所以污垢增長率隨著流速的增大而減小。但是在換熱器的實際運行中,流速的增加將增大能耗,所以,流速也不是越高越好,應就能耗和污垢兩個方面來綜合考慮。 (2)傳熱壁面的溫度:溫度對于化學反應結(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導致化學反應速度和結(jié)晶速度的增大,從而對污垢的沉積量產(chǎn)生影響,導致污垢增長率升高。在水流動過程中會形成局部滯流區(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。