换热器的传热系数
1介质不同,传热系数各不相同我们公司的经验是:1、汽水换热:过热部分为 800~1000W/m2.℃饱和部分是按照公式 K=2093+786V(V 是管内流速)含污垢系数 0.0003。 水水换热为:K=767(1+V1+V2)(V1 是管内流速,V2 水壳程流速)含污垢系数0.0003实际运 行还少有保守。有余量约10%冷流体热流体总传热系数 K, W/(m2.℃) 水水850~1700 水气体17~280 水有机溶剂280~850 水轻油340~910 水 重油60~280有机溶剂有机溶剂115~340 水 水蒸气冷凝1420~4250 气体水蒸气冷凝30~300 水低 沸 点 烃 类 冷 凝455 ~ 1140水 沸 腾水 蒸 气 冷 凝 2000~4250 轻油沸腾水蒸气冷凝455~1020不同的流速、粘度 和成垢物质会有不同的传热系数。K 值通常在 2800~2200W/m2·℃范围内。列管换热器的传热系数不宜选太高,一般在 800-1000 W/m2·℃。 螺旋板式换热器的总传热系数 (水—水) 通常在 1000~2000W/m2·℃范围内。 板式换热器的总传热系数(水(汽)—水)通常在3000~5000W/m2·℃范围内。1. 流 体流径的选择哪一种流体流经换热器的管程, 哪一种流体流经壳程, 下列各点可供选择时 参考(以固定管板式换热器为例)(1) 不洁净和易结垢的流体宜走管内,以便于清洗管子。 (2) 腐蚀性的流体宜走管内,以免壳体和管子同时受腐蚀,而且管子也便于清洗和检修。 (3) 压强高的流体宜走管内,以免壳体受压。(4) 饱和蒸气宜走管间,以便于及时排除 冷凝液,且蒸气较洁净,冷凝传热系数与流速关系不大。(5) 被冷却的流体宜走管间, 可利用外壳向外的散热作用,以增强冷却效果。(6) 需要提高流速以增大其对流传热系 数的流体宜走管内,因管程流通面积常小于壳程,且可采用多管程以增大流速。(7) 粘 度大的液体或流量较小的流体, 宜走管间,因流体在有折流挡板的壳程流动时, 由于流速和 流向的不断改变,在低 Re(Re100) 下即可达到湍流,以提高对流传热系数。在选择流体流径时,上述各点常不能同时兼顾, 应视具体情况抓住主要矛盾, 例如首先考虑流体的压强、 防腐蚀及清洗等要求, 然后再校核 对流传热系数和压强降,以便作出较恰当的选择。2. 流体流速的选择增加流体在换 热器中的流速,将加大对流传热系数, 减少污垢在管子表面上沉积的可能性, 即降低了污垢 热阻,使总传热系数增大,从而可减小换热器的传热面积。但是流速增加, 又使流体阻力增 大, 动力消耗就增多。 所以适宜的流速要通过经济衡算才能定出。此外, 在选择流速时, 还需考虑结构上的要求。例如,选择高的流速,使管子的数目减少,对一定的传热面积,不 得不采用较长的管子或增加程数。 管子太长不易清洗,且一般管长都有一定的标准; 单程变 为多程使平均温度差下降。这些也是选择流速时应予考虑的问题。3. 流体两端温度的 确定若换热器中冷、 热流体的温度都由工艺条件所规定, 就不存在确定流体两端温度的 问题。若其中一个流体仅已知进口温度, 则出口温度应由设计者来确定。 例如用冷水冷却某 热流体,冷水的进口温度可以根据当地的气温条件作出估计, 而换热器出口的冷水温度, 便 需要根据经济衡算来决定。 为了节省水量,可使水的出口温度提高些, 但传热面积就需要加 大;为了减小传热面积,则要增加水量。两者是相互矛盾的。一般来说,设计时可采取冷却 水两端温差为 5~10℃。缺 4水地区选用较大的温度差,水源丰富地区选用较小的温度差。4. 管子的规格和排 列方法选择管径时,应尽可能使流速高些,但一般不应超过前面介绍的流速范围。易 结垢、 粘度较大的液体宜采用较大的管径。 我国目前试用的列管式换热器系列标准中仅有φ 25×2.5mm 及φ19×2mm 两种规格的管子。管长的选择是以清洗方便及合理使用管材 为原则。长管不便于清洗,且易弯曲。一般出厂的标准钢管长为6m,则合理的换热器管长 应为 1.5、2、3 或 6m。系列标准中也采用这四种管长。此外,管长和壳径应相适应,一般 取 L/D 为 4~6(对直径小的换热器可大些)。 如前所述,管子在管板上的排列方法有等边三 角形、正方形直列和正方形错列等,如第五节中图 4-25 所示。等边三角形排列的优点有: 管板的强度高;流体走短路的机会少,且管外流体扰动较大, 因而对流传热系数较高;相同 的壳径内可排列更多的管子。 正方形直列排列的优点是便于清洗列管的外壁, 适用于壳程流 体易产生污垢的场合; 但其对流传热系数较正三角排列时为低。 正方形错列排列则介于上述 两者之间,即对流传热系数(较直列排列的)可以适当地提高。管子在管板上排列的间距 (指相邻两根管子的中心距),随管子与管板的连接方法不同而异。通常,胀管法取 t=(1.3~ 1.5)do,且相邻两管外壁间距不应小于 6mm,即 t≥(d+6)。焊接法取 t=1.25do。5. 管程 和壳程数的确定 当流体的流量较小或传热面积较大而需管数很多时,有时会使管内流速较 低,因而对流传热系数较小。为 4水地区选用较大的温度差,水源丰富地区选用较小的温度差。4. 管子的规格和排 列方法选择管径时,应尽可能使流速高些,但一般不应超过前面介绍的流速范围。易 结垢、 粘度较大的液体宜采用较大的管径。 我国目前试用的列管式换热器系列标准中仅有φ 25×2.5mm 及φ19×2mm 两种规格的管子。管长的选择是以清洗方便及合理使用管材 为原则。长管不便于清洗,且易弯曲。一般出厂的标准钢管长为6m,则合理的换热器管长 应为 1.5、2、3 或 6m。系列标准中也采用这四种管长。此外,管长和壳径应相适应,一般 取 L/D 为 4~6(对直径小的换热器可大些)。 如前所述,管子在管板上的排列方法有等边三 角形、正方形直列和正方形错列等,如第五节中图 4-25 所示。等边三角形排列的优点有: 管板的强度高;流体走短路的机会少,且管外流体扰动较大, 因而对流传热系数较高;相同 的壳径内可排列更多的管子。 正方形直列排列的优点是便于清洗列管的外壁, 适用于壳程流 体易产生污垢的场合; 但其对流传热系数较正三角排列时为低。 正方形错列排列则介于上述 两者之间,即对流传热系数(较直列排列的)可以适当地提高。管子在管板上排列的间距 (指相邻两根管子的中心距),随管子与管板的连接方法不同而异。通常,胀管法取 t=(1.3~ 1.5)do,且相邻两管外壁间距不应小于 6mm,即 t≥(d+6)。焊接法取 t=1.25do。5. 管程 和壳程数的确定 当流体的流量较小或传热面积较大而需管数很多时,有时会使管内流速较 低,因而对流传热系数较小。为 了提高管内流速,可采用多管程。但是程数过多,导致管程流体阻力加大,增加动力费用; 同时多程会使平均温度差下降; 此外多程隔板使管板上可利用的面积减少, 设计时应考虑这 些问题。列管式换热器的系列标准中管程数有1、2、4 和 6 程等四种。采用多程时,通常应 使每程的管子数大致相等。管程数 m 可按下式计算,即:(4-121)式中 u―――管程内流体