Faktorer som ska beaktas vid konstruktionen av skal- och rörvärmeväxlare

Det finns många typer av värmeväxlarutrustning, och för varje specifikt värmeöverföringstillstånd kan den mest lämpliga utrustningsmodellen erhållas genom optimeringsval. Om denna modell av utrustning används under andra förhållanden, kan värmeöverföringseffekten förändras kraftigt. Därför är det en viktig och komplex uppgift att välja typ av värmeväxlare för specifika driftsförhållanden. Följande faktorer är värda att överväga vid utformningen av skal- och rörvärmeväxlare.
1. Val av flödeshastighet
Flödeshastighet är en viktig variabel i värmeväxlardesign. Ökning av flödeshastigheten ökar värmeöverföringskoefficienten, samtidigt som tryckfallet och energiförbrukningen också ökar i enlighet med detta. Om pumpvätska används bör man överväga att förbruka tryckfallet så mycket som möjligt på värmeväxlaren snarare än reglerventilen. Detta kan förlita sig på att öka flödeshastigheten för att förbättra värmeöverföringseffektiviteten.
Det finns två fördelar med att använda en högre flödeshastighet: för det första ökar den den totala värmeöverföringskoefficienten, vilket minskar värmeöverföringsytan; Det andra är att minska möjligheten att generera smuts på rörets yta. Men det ökar också motståndet och energiförbrukningen i enlighet därmed, så en ekonomisk jämförelse behövs för att slutligen bestämma lämplig flödeshastighet.
Vid val av flödeshastighet måste dessutom strukturella krav beaktas. För att undvika allvarligt slitage på utrustningen bör den beräknade flödeshastigheten inte överstiga den maximalt tillåtna empiriska flödeshastigheten.
2. Val av att tillåta tryckfall
Att välja ett större tryckfall kan öka flödeshastigheten och därigenom förbättra värmeöverföringseffektiviteten och minska värmeöverföringsytan. Det betydande tryckfallet ökar emellertid också pumpens driftskostnad. Lämpligt tryckfallsvärde måste bestämmas genom att upprepade gånger justera utrustningens storlek och optimera beräkningar baserat på den årliga totala kostnaden för värmeväxlaren.
I de flesta enheter kan det upptäckas att det termiska motståndet på ena sidan är betydligt högre än det på den andra sidan, och denna sidas termiska motstånd blir det termiska styrmotståndet. Det termiska motståndet på skalsidan kan kontrolleras genom att öka antalet baffelplattor eller minska skalets diameter för att öka vätskeflödeshastigheten på skalsidan och minska värmeöverföringens termiska motstånd. Att minska avståndet mellan baffelplattorna är dock begränsat och kan i allmänhet inte vara mindre än 1/5 av skalets diameter eller 50 mm. När rörsidans termiska motstånd är styrsidan, förlitar man sig på ökning av rörets mognad för att öka vätskeflödeshastigheten.
När det gäller viskösa material, om vätskan är i laminärt flöde, kommer materialet att transporteras genom skalsidan. På grund av tendensen till turbulent vätskeflöde i skalsidan kan en högre värmeöverföringshastighet uppnås och kontrollen av tryckfallet kan också förbättras.
3. Bestämning av vätska i skal- och rörprocessen
Huvudsakligen baserat på vätskans driftstryck och temperatur, det tillgängliga tryckfallet, strukturen och korrosionsegenskaperna, samt valet av erforderliga utrustningsmaterial, övervägs den lämpliga vägen för vätskan. Följande faktorer kan beaktas när du väljer:
Vätskorna som är lämpliga för rörledningsprocessen inkluderar vatten, vattenånga eller starkt korrosiva vätskor; Giftiga vätskor; Lätt att strukturera vätskor; Driftvätskor med hög temperatur eller högt tryck, etc.
Den vätska som är lämplig för skalprocessen är kondensationen av toppdestillatet; Kondensation och återkokning av kolväten; Vätska styrd av tryckfall i rördelar; Vätska med hög viskositet, etc.
Efter att ovanstående situation har eliminerats bör valet av vilken väg mediet ska ta fokusera på att förbättra värmeöverföringskoefficienten och göra det bästa av tryckfallet. På grund av det faktum att flödet av mediet i skalsidan är benäget att bli turbulens (Re Större än eller lika med 100), är det i allmänhet fördelaktigt att passera vätskor med hög viskositet eller låg flödeshastighet, dvs vätskor med låga Reynolds-tal, genom skalsidan.
Tvärtom, om vätskan kan nå turbulens i rörsidan är det rimligare att anordna rörsidan. Om man överväger ur ett tryckfallsperspektiv är det generellt rimligt att ha ett lågt Reynolds-tal för skalpasset.
4. Bestämning av slutlig värmeväxlingstemperatur
Den slutliga temperaturen för värmeväxlingen bestäms i allmänhet av processens behov. När den slutliga temperaturen för värmeväxlingen kan väljas, har dess värde en betydande inverkan på värmeväxlarens ekonomiska rationalitet. När utloppstemperaturen för den varma vätskan är lika med den för den kalla vätskan, är värmeutnyttjningseffektiviteten högst, men den effektiva värmeöverföringstemperaturskillnaden är minst och värmeöverföringsytan är störst.
Dessutom, när man bestämmer temperaturen på logistikutloppet, är det inte önskvärt att ha temperaturövergång, där temperaturen på det heta fluidutloppet är lägre än det för det kalla fluidutloppet.
5. Val av utrustningsstruktur
För vissa processförhållanden är det första steget att bestämma formen på utrustningen, såsom att välja en fast tubplåtform eller en flytande huvudform. Se tabell 1-7 nedan
I designprocessen för värmeväxlare kan det övergripande målet att förbättra värmeöverföringen sammanfattas som: att minska storleken på värmeväxlaren under en given värmeöverföringskapacitet; Förbättra prestandan hos befintliga värmeväxlare; Minska temperaturskillnaden för den strömmande arbetsvätskan; Eller minska pumpens kraft.
Värmeöverföringsprocessen hänvisar till processen med två vätskor som utbyter värme genom väggen på en hård enhet. Enligt vätskans värmeöverföringsläge kan den i princip delas in i två typer: icke fasförändring och fasförändring. Forskningen om att förbättra värmeöverföringstekniken utan fasändringsprocess antar i allmänhet motsvarande åtgärder baserade på styrning av den termiska resistanssidan:
Om utvidgning av rörets inre eller yttre yta används; Använda främmande föremål som förs in i röret; Ändra formen på stödkomponenterna för bunten; Tillsätt oblandbara lågkokande tillsatser och andra metoder för att förbättra värmeöverföringseffektiviteten.