热交换器计算及设计课件.pptVIP

管壳式换热器 管壳式换热器主要优点是结构简单，造价较低，选材范围广，处理能力大，设计灵活，适应高温高压要求 高可靠性和广泛适应性使该型换热器在各种新型换热器的挑战下仍然占优势地位，在现代电力生产中其优势地位更为突出 文献数据：管壳式换热器在日本产量占全部换热器的70％，产值占了60％ ◎ 结构：壳体、管束、管板、折流挡板和封头。 一种流体在管内流动，其行程称为管程；另一种流体在管外流动，其行程称为壳程。管束的壁面即为传热面。 管壳式换热器内的构成 ◎ 优点： 单位体积设备所能提供的传热面积大， 传热效果好， 结构坚固， 可选用的结构材料范围宽广， 操作弹性大， 管壳式换热器内的多程 。 多程： ◆ 多管程：封头内设置分程隔板 单管程→多管程 ◆多壳程： 相当于单壳程串联，传热面积↑。 双管程固定管板换热器 流通截面积： 传热面积： 说明：管程数↑，流通截面积↓，管内流速↑，hi ↑，强化传热。 安装：上下安装，常用； 左右安装，排液不畅时采用。 常用形式：弓形，圆盘形。 折流挡板 作用：提高壳程流体湍动程度(Re100 湍流)，ho，强化传热。 冲刷沉积物，减小污垢热阻； 对壳体起支撑作用。 代价：壳体阻力↑，系统动力消耗↑。 弓形 圆盘形 a）固定管板式换热器 适用： * 壳程流体不易结垢或容易化学清洗； * 壳体与传热管壁温度之差小于50?C，否则加膨胀节。 局限： 管、壳温度不同，产生热应力，当Δt＞50℃时，管弯曲、断裂或管板变形。 壳程不易机械清洗； 优点：* 结构简单，成本低； 固定管板式 浮头式 U形管式 带膨胀节的固定管板换热器 特点：消除了温差应力、便于清洗和检修； 结构复杂、成本高； 适用：应用广泛。 b）浮头式换热器 一端可以沿轴向自由浮动 c）U形管式换热器 特点：具有温度补偿作用； 管程不易清洗。 适用：可用于高温高压，适用于管程为洁净而不易结垢的流体。 结构: 热交换器设计计算内容 设计一个全新的热交换器一般包括： 热力计算 结构计算 流动阻力计算 强度计算 其他可能涉及的专项问题：振动、污垢等等 热力计算主要内容 根据给出的具体条件，如热交换器类型，流体进出口温度，压力，流体物理化学性质，相变情况等，求出热交换器的传热系数，进而算出传热面积的大小 结构计算内容 根据传热面积的大小计算热交换器主要部件和构件的尺寸，例如管子的直径、长度、根数，壳体的直径、纵向隔板和折流板的尺寸和数目，分程隔板的数目和布置，以及连接管尺寸等。 流动阻力计算 进行流动阻力的计算目的在于为选择风机和泵提供依据，或者核算其压降是否在限定的范围内。当压降超过允许数值时，则必须改变热交换器的某些尺寸，或者改变流速等等。 强度计算内容 计算热交换器各部件尤其是受压部件（如壳体）的应力大小，检查其强度是否在允许范围内，对于高温高压下工作的热交换器，这一点尤为重要。在考虑强度时应该尽量采用我国生产的标准材料和部件，按照国家压力容器安全技术规定进行计算或校核 热交换器热力计算基本原理 设计性热力计算 目的在于决定热交换器的传热面积。当然同样大小的传热面积可以采用不同的结构尺寸，另外结构尺寸也影响热力计算的过程，实际上这种热力计算必须与结构计算交叉进行 校核性热力计算 针对现成的热交换器，目的在于确定流体的出口温度，并了解该换热器在各种工况下的性能变化，判断能否完成非设计工况下的换热任务 热交换器热力计算核心参数 热流体出口温度 热流体入口温度 冷流体出口温度 冷流体入口温度 传热面积＆传热量 热力计算的核心在于寻找上面五个物理量之间的关系 换热器设计基本关系式(以间壁式为例) 传热方程式 简化计算： 换热器设计基本关系式 热平衡方程式 简化计算： 平均温差 对于最简单的平行流动有(纵坐标温度，横坐标表示传热面积) 沸腾 冷凝 t1 t2 冷凝 吸热 t1 t2’ t2” t2 t1’ t1” 沸腾 放热 相变的发生与否影响平行流动传热温差 平均温差 对于最简单的平行流动有(纵坐标温度，横坐标表示传热面积) t1’ t2” 放热 吸热 t2’ t1” 无相变顺流情况 t1’ t1” 吸热 放热 t2” t2’ 无相变逆流情况 t1’ t1” 吸热 过热 t2” t2’ 一种流体有相变逆流情况 过冷 冷凝 t1’ t1” 放热 过热 t2” t2’ 一种流体有相变逆流情况 吸热 沸腾 t1’ t1” 吸热 t2”