固定管板换热器传热效率影响因素分析.pdf

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1、第6期一2一固定管板换热器传热效率影响因素分析刘执彬，徐勇(中吴晨光化工研究院有限公司，四川富顺643201)[摘要]固定管板换热器在设计中，为提高传热效率，应着重考虑换热器进、出口处的结构设计，特别是壳程进、出口接管公称直径较大时更为重要。折流板弓高及折流板间距尺寸更不可忽视，结构设计时要经认真计算核定。[关键词]固定管板换热器；传热效率；接管；折流板间距；流体停滞区；流动阻力换热器是用来实现介质间热量交换的设备，式中：N。一未穿过单块折流板的换热管数(包在化工生产中应用广泛。换热器的传热效率是设括穿过折流板半孔的换热管)；Di一换热器壳程内计时应

2、重点考虑的问题。影响换热器传热效率的径；其余符号见图2。因素很多，工艺流程的设置、换热介质的选取、?第一lI进出口温度的设定及换热管的选材都对换热器的传热效率产生影响。现仅就设备结构方面的影响／厂、＼进行简要分析。，、、n1换热器结构设计时应考虑以下因素对传热效率I1f1．．}l的影响，irI1}l曩1JI1．1介质在壳程内的流动路线及防短路设置tI墨0IjI在固定管板换热器设计中，只要按规范确l，l0，＼ujII＼．定折流板与壳程圆筒间的间隙大小，都能有效地减小介质短路现象的发生。壳程内介质的流动路8线常采用弓形折流板来改变介质流动方向，使其垂直于

3、管束流动，获得较好的传热效果，折流板弓形缺口大小影响着介质流动阻力的大小，在1．2折流板间距也是影响传热效率的主要因素之一GB151—1999《管壳式换热器》中仅给出了一个切折流板间距过小会增加壳程介质的流速，除弓高尺寸的范围为0．20～0．45倍的圆筒内直径，有利于提高传热系数，同时也将增加过多的泄漏但并非在此范围内可以任意取值。取值过小介质量，增大压降，考虑到传热与压降的均衡性，一在壳体中流速增大，虽可提高传热系数，但流动般折流板间距宜不小于30％Di；间距过大，可能阻力增大，压力降增加，在工艺参数不变的情况使壳程介质的轴向流增大，介质在壳体内的

4、流体下将使介质通过壳程的流量减小，作结构设计时停滞区沿折流板进一步扩大(如图1)，使换热管应使其压降不超过工艺设计要求的范围(介质为的有效传热长度随之减小。GB151．1999只给出了液体时一般为70～170l(Pa)；取值过大则会使流体折流板最小间距一般不小于圆筒内直径的五分之停滞区沿壳程壁增大，减小换热管的有效换热长一度(如图1)。因此折流板需切除的弓高应通过计，且不小于50mm。具体到某台换热器如何取值，设计者应根据设计产品的具体工况设计出相算确定，使通过折流板缺El的轴向流通面积A轴与对合理的折流板间距，可通过折流板缺口处的纵壳程进口、出口接

5、管的流通面积接近为宜。向流通面积S纵来确定折流板间距L较为合理，使纵A轴=×(一2寸万×(一)作者简介：刘执彤(1970一)，男，四川富顺人，本科学历，工程师。在中吴晨光化工研究院有限公司从事压力容器设计工作。22一■论文广场石油和化工设备2013年第16卷向流通面积A纵小于等于折流板缺口的轴向流通面热管长度或设置导流筒来实现A不小于壳程进口积A轴为宜。接管的流通面积A。A纵===×sin一N×)×L(f-,fg-．~fN2、tN3)1．4管束在壳程接管进口或出口处的流通面积A也是影响换热器传热效率的重要因素设计时应根据壳程进、出接管与折流板的相对位

6、置确定，按GB151—1999附录K的K2计算出壳体进口或出口面积A，如进口Af／J、于壳程进口接管的流通面积A，则流体进入换热器后流速将增大；出口AI／J、于壳程进口接管的流通面积A，壳程介质流动不畅通，均影响传热效率，需重新进行结构设计，直到A不小于壳程进口接管的流通面积A为止。设计者可以通过调节进口或出口处折流板与管板的间距B或改变壳程进、出口接管与折流板相对位置来达到这一要求。2设备验证案例图2我公司外购的一套冷却系统中有一台换热器：D=1200mm；换热管长度：L=7500mm；壳程：29％盐水；折流板间距：300mm，折流板弓高为400m

7、m；换热管：d。=15．8mm，管中心距S为21mm，三角形布置，布管数量为2781根，总换热面积为1040m；壳程进出口接管公称直径：450mm，接管规格为480mm×10mm。为该换热器提供介质的泵经工艺衡算可以满足要求，但投入使用后整个冷却系统达不到设计要求，效率很低，经测试，壳程进、出接管处压差高达0．25MPa，初步分析该换热器可能是影响整个系统不达标的关键设备。2．1计算壳体进口或出口流通面积本设备无防冲挡板，根据布管数量可知，图3此换热器属GB151—1999附录K中图K3的满布管情形，则DL=1183mm；h=(12001183)／2

8、—8．51-3壳程介质在壳体与管束进口或出口的结构设计mm；系数F1取1．0；系数F取1．0；管间距S=21