换热器广泛应用于化工、动力、医药、冶金、制冷、轻工等行业。换热器的种类很多,但管壳式换热器以其制造容易,生产成本低,选材范围广,清洗方便,适应性强,处理量大,工作可靠的优点,被广泛应用,尤其是在化工、石油、能源等行业中。但在我国对管壳式换热器的设计还不尽完善。
1管壳式换热器设计的现状尽管在我国管壳式换热器应用历史悠久,但对其设计仍然采用传统的设计方法。管壳式换热器传统设计的基本步骤为:初步选定换热器的流动方式,计算Ft.若Ft< 0.8,设计多壳程或多个换热器串联。
由A1初选换热器型号并确定主要结构参数。
计算传热膜系数h、传热膜系数h、传热系数K.若K与K1相差很大,重新假设K1,直至K与K1很接近。
计算管程压降 折流板间距。
计算总传热系数,校核传热面积。该方法也称为平均温差法(LMTD)。
除LMTD法外,e-NTU法也常用。对设计计算来说,这2种方法的计算工作量差不多,但采用LMTD法可以由Ft值的大小,判断换热器流动形式是否合理,从而有助于流动形式的选择。通过e-NTU法进行设计计算选型(多程管壳式换热器)时,必须使用试算方法。
国外Bell-Delaware详细设计法其设计思路相同,惟一差别是采用了不同的计算传热膜系数和压降的公式。BelHDelaware法在公开中被认为是最好的设计方法。
无论是何种方法,在设计中往往是只要求Ap, 2影响换热器压降的因素2.1管壳式换热器的结构传统的管壳式换热器的折流板采用弓形板式支撑。弓形折流板的设置提高了壳程内流体的流速和湍流的程度,提高了传热效率。但是流体在壳程内的流动时而垂直于管束,时而又平行于管束,从而增加了流体的流动阻力。
折流杆式换热器以杆式支撑替代原弓形挡板,具有抗振、高效、低压降等优点。其与传统的折流板管壳首先假定/(1=由以4上对影响换热器压降因素的分析可知,P在1ishi81.58ume.从固定管板式换热器型/号标准中查到500式换热器相比较,在内部结构上有较大变化。壳程内部采用折流杆组成的折流栅做管间支撑,从而使壳程流体由横向流动变为平行流动,这不仅较大减少了传热死区,而且大幅度减少了流体因反复折流而造成的壳程流体阻力损失。壳程流体在非传热界面区域,如管间支撑物的局部处,形体阻力损失很小,而大部分的流体压降可用来促进传热界面上的流体湍流,从而在低输送功的情况下,获取较高的传热膜系数。如某厂应用同种负荷的折流杆换热器与折流板换热器,折流杆换热器压降减少到50%,设备总传热系数提高35%.因此在一定的雷诺数下,采用折流杆式换热器替代传统的折流板换热器具有优越性。
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