(固定管板换热器换热效率影响因素探讨)

时间:11月26日 来源:太阳能控制器 访问:
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  对于一定工况下能够满足工艺要求和安全要求的换热器设计方案有多种形式,而究竟哪一种方案的设备成本最低呢,在另一篇文章“固定管板式换热器强度的优化设计”(以下简称‘优化设计“)中,通过分析在流体流程给定情况下管/壳程材料对换热器强度的影响,已提出了关于管/壳程材料优化匹配的几点建议,即通过对换热器管/壳程材料进行优化匹配,使换热器主要受压元件一一管板、壳体、管子中的应力减小,元件厚度减薄,使材料、制造费用降低。在这里,我们通过对固定管板式换热器流程匹配或称流程优化分析来探讨换热器的换热效率。

  在大多数设计中,工艺设计人员主要所考虑的是传热效率、流体阻力、操作稳定性等方面的问题,而往往忽略流程对换热器强度的影响。事实上,流程对换热器强度是有影响的,而且在某些情况下影响还是相当大的。因此,在换热器设计中,在满足工艺要求的前提下,可通过流程的合理选择,即冷热两种流体的流程与换热器管/壳程材料进行优化匹配,使换热器主要受压元件一一管板、壳体、管子中的应力减小,元件厚度减薄,最终降低设备成本。
  在固定管板式换热器的强度设计计算中,温差应力往往起主导作用,尤其是当管/壳程温差较大时,温差应力将起决定作用。
  根据固定管板式换热器的强度计算理论,固定管板式换热器主要受压元件一一管板、壳体、管子中的应力分别为:管板径向弯曲应力管板布管区周边剪应力其中壳体圆筒轴向应力A换热管轴向应力以上各种:当温差。应力起决定作用时,尺=,A则管板、壳体、管子中的应力简量(管程材料确定后也为常数),管板、体、管+屮的应力将由换热器4;壳程圆筒材料的热膨胀差变形决定,而由此可以看出,影响固定管板式换热器温差应力的因素主要旮三个:一是管/壳程温升(two)和(UKO),二是管/壳程材料性质,三是流体的流程。
  管/壳程温升是给定的工艺参数,在进行强度设计时是不能改变,而改变管/壳程材料性质对换热器强度的影I确及材料优化匹配问题,11在优化设计“文中W论过,现在我们来讨论一下流体流程的选择对换热器强度的影响及流程优化匹配问题。
  山前面的理论分析知道,在Y起主导作用时,换热器各主要受正元件中的应力,由换热器4;壳程圆筒材料的热膨胀差决定:由此说明,当管/程材料线膨胀系数接近或相等时,改变流程将使换热器主要受压元件屮的应力改变方向(拉/ffi),而数值保持不变。

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