换热器基本的设计要求——实现多热量的传递
换热器较基本的作用就是实现热量的传递,将热流体的部分热量传递给冷流体,因此在设计换热器时较基本的考虑要求就是实现多热量的传递。
传热量的多少主要是受温度、压力、流量等因素的影响,因此设计者应该根据这些条件进行热力学和流体力学的计算,力求使所设计的换热器具有尽可能小的传热面积,却能在单位时间内能传递更多的热量。我们可以从以下几个方面来出发:
**、增大传递系数
在综合考虑了流体阻力与不发生流体诱发振动的前提下,要尽量选择高的流速。
第二、增大平均温度差
对于无相变的流体,要尽量采用接近逆流的传热方式。这样做的目的是增大平均温度差和减少结构中的温度应力。另外,在条件许可时,还可以提高热流体的进口温度成降低冷流体的进口温度。
第三、妥善布置传热面
例如我们可以在管壳式换热器中,采用合适的管间距或排列方式,这样不仅可加大单位时间内安置的传热面积,还能改善流动特征。错列管束的传热比并列管束的好。如果换热设备中的一侧流体有相变,另一侧流体为气相,可在气相一侧的传热面上加翅片以增大传热面积,则有利于热量的传递。
在工业生产中,影响水冷设备的换热器效率和使用寿命的因素来自两个方面,一是工艺物料引起的沉积和腐蚀;二是循环冷却水引起的沉积和腐蚀。后者是本规范所要解决的问题。
因循环冷却水未加处理而造成的危害是很严重的,例如,某化工厂,原来循环水的补充水是未经过处理的深井水,每小时的循环量9560t。由于井水硬度大、碱度高,每运行50h后,有50%的碳酸盐在设备、管道内沉积下来,严重影响换热器效率。据统计,空分透平压缩机冷却器,在运转3个月后,结垢厚度达20㎜。打气减少20%。该厂不少设备、在运转3个月后,必须停车酸洗一次,不但影响生产,而且浪费人力、物力。为了防止设备管道内产生结垢,该厂在循环水中直接加入六偏磷酸钠、EDTMP和T—801水质稳定剂之后,机器连续3年运行正常。虽然每年需要增加药剂费用2万元,但综合评价经济效益还是合算的。又如某石油化工厂,常减压车间设备腐蚀与结垢现象十分严重,Φ57×3.5面碳钢排管平均使16-20个月后,垢厚达15-40㎜。后经投加聚磷酸盐+膦酸盐+聚合物的复合药剂进行处理,对腐蚀、结垢和菌藻的控制**了良好的效果。
从上述情况可以看出,循环冷却水采取适当的处理方法,能够控制由水质引起的沉和腐蚀,保证换热设备的换热效率和使用寿命,保证生产的正生产的正常运行。
表6:每小时换气次数N推荐值
覆盖方法 N
单层玻璃,缝隙未密封 1.25-1.5
单层玻璃,缝隙密封 1.1
双层玻璃 1.0
单层塑料薄膜 1.0-1.5
双层充气塑料薄膜 0.6-1.0
刚性板材 1.0
翅片管换热器在进行操作时整体翅片管,由铸造、机械加工或轧制而成,翅片与管子为一整体。在进行使用时主要是采用其钎焊或惰性气体保护焊等工艺制造。现代焊接技术可使不同材料的翅片连接在一起,并能将翅片管制造得简单、经济,具有较好的传热及机械性能,已被广泛应用。
翅片管的效率很高,这很大程度上受它的功能所影响。
翅片管换热器的主要特点:翅片管换热器可以采用弹性结构设计,这样就可以有效的解决其热膨胀的问题;有丰富的试验和实际运行数据作为支撑,通过不断修正计算式使得计算误差在5%以内,95%以上的设备运行能达到设计参数。
翅片管是一种耐磨、新的、高效换热材料,在使用的过程中是一种效率高、节能换热组件,设备主要用于高频功率作为热源,有效加热钢管和钢带在同一时间,这将使它焊接在一起作为一个整体。
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