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管壳式波纹管换热器的结构特点及应用效果

* 来源: * 作者: * 发表时间: 2020-01-26 1:10:41 * 浏览: 42
lt,DIVgt,lt,FONTnbspface = Verdanagt,nbsp摘要:针对在高沸点和高凝固点系统中使用传统管壳式热交换器存在的问题,本文介绍了使用波纹管代替光滑的直管壳管波纹管增强管式热交换器传热的原理和结构特性已证明,新热交换器的传热系数增加了35。lt,/ FONTgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt ,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,FONTnbspface = Verdanagt,nbsp关键字:壳管式换热器+波纹管,特性,传热系数,应用lt,/ FONTgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,/ DIVgt ,lt,DIVgt,lt,FONT nbspface = Verdanagt,nbsp中国图片分类编号:TQ051.5。文档标识码:B物品编号:2009-1994(2006)04-400-40-03lt,/ FONTgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,FONTnbspface = Verdanagt,nbsp管壳式换热器结构简单,易于清洗和维护,具有成本低等优点,被广泛用作蒸馏塔的冷凝器,再沸器和换热器。但是,由于热交换管是普通的无缝钢管(光滑的直管),并且在两端扩展并焊接到管板上,因此该结构在分离和纯化高沸点高的特殊系统时存在一些问题。冰点。尤其是冷凝水质量不好时。 lt,/ FONTgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,FONTnbspface = Verdanagt,nbsp高沸点,高凝固点系统的蒸馏塔冷凝器具有以下特点:①壳侧工作温度高。为了防止物料在冷凝器中凝固和堵塞,冷凝液的温度不应过低,这会导致管内壁的表面温度较高,易于结垢,从而影响冷凝器的温度。冷凝效果和生产能力。 ②管壳之间的温差大。热应力很大,可能导致管破裂。 ③蒸馏塔采用内部回流结构,冷凝器直接置于塔顶。考虑到塔体的投资和塔架的基础,顶部冷凝器的结构必须紧凑且小巧。再次点亮。 lt,/ FONTgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,FONTnbspface = Verdanagt,nbsp壳管波纹管热交换器是基于壳管热交换器的。强化传热的原理将传统的光滑直管变成了高效波纹管(见图1),它不仅继承了管壳式换热器的优点,而且克服了其固有的缺点,具有广泛的应用范围。将其应用于具有高沸点和高凝固点系统的蒸馏塔的冷凝器可以有效地解决结垢和管裂等问题。 lt,/ FONTgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,FONTnbspface = Verdanagt,nbsp1增强传热原理lt,/ FONTgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt, / DIVgt,lt,DIVgt,lt,FONTnbspface = Verdanagt,nbsp通过使用波纹管代替传统的管壳式换热器的光滑直管,换热管壁上的流体始终处于高度湍流状态,以实现增强传输。热门目的。根据传热的基本公式:lt,/ FONTgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,FONTnbspface = Verdanagt,nbsp从公式(1),我们可以知道提高传热效率的方法有三种:增加传热系数K,增加传热面积F,增加对数平均温差Δtm。增加热交换面积和增加对数平均温差不是理想的方法。盲目地增加换热面积将不可避免地导致设备体积大和投资成本大幅度增加。增加对数平均温度差将需要进行公共工程。分离物的条件和特性的局限性。仅通过增加传热系数ent是增强传热的有效方法。 lt,/ FONTgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,FONTnbspface = Verdanagt,nbsp传热系数K是热交换器的主要性能参数。众所周知,其计算公式为lt,/ FONTgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,FONTnbspface = Verdanagt,nbsp从公式(2)可知管内传热系数K值和传热系数αi的值,管内外部传热系数αo,管内外的污垢系数ri和ro,换热管外径的比值对于内径do / di,传热管的材料与热导率λw和厚度δw相关。一旦选择了热交换管的材料和规格,就可以确定参数,例如管的外径与内径之比,壁厚和导热率。因此,增加内部和外部传热系数αi和αo并减小结垢系数ri和ro可增加热交换器的总传热系数K。 lt,BRgt,nbsp 1.1根据传热对流热增加传热系数αi和αolt,/ FONTgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,FONTnbspface = Verdanagt,nbsp转移规则方程式:lt,/ FONTgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,FONTnbspface = Verdanagt,nbsp可以从雷诺数Re和普朗特数Pr看出。对流换热系数αi和αo与流体的流动状态有很大关系。一方面,流量状态的改变可以通过流量的增加来辅助,但是当流量增加到一定程度时,传热系数随着流量的增加而增加。速率慢,但是热交换器的压降增加很大。因此,在设计换热器时,不能简单地通过增加流量来增加传热系数,另一种改变流态的方法是设计合理的流道截面,使流体根据湍流或更高程度地流动。使流体不断冲击边界层。同时,使横截面变好可以连续改变流体的流动方向。如果有意识地连续减小和扩大流道的横截面,则即使在低流速下,流体也可以在管内和管外形成相对较强的扰动,从而改善了流动。管内外的对流传热系数。 lt,/ FONTgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,FONTnbspface = Verdanagt,nbsp1.2降低污垢系数ri和rolt,/ FONTgt,lt,/ DIVgt,lt, DIVgt,Lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,FONTnbspface = Verdanagt,nbsp。也可以通过减小管子内部和外部的结垢系数来提高总传热系数K。灰尘的问题对于热交换设备来说是一个大问题。多年来,许多科学技术工作者在这一领域做了很多工作并取得了一些进展,但是它们都有局限性。在操作过程中,由于温度变化,最初溶解在流体中的某些成分会沉淀并沉积在传热表面上,形成灰尘。每种污垢都有其生成机理。这些污垢会增加设备的总热阻。 ,降低总传热系数。为了降低热交换器的结垢热阻,我们需要考虑以下方面:lt / FONTgt,lt / DIVgt,lt,DIVgt,lt / DIVgt,lt,DIVgt,lt,FONTnbspface = Verdanagt,nbsp1。适当增加流体的流速,使流体中的沉积物不易沉积和结垢,但换热器的压降增加,lt / FONTgt,lt / DIVgt,lt,DIVgt,lt, / DIVgt,lt,DIVgt,Lt,FONTnbspface = Verdanagt,nbsp2。不断改变流体的流动方向,以使流体不断冲击热交换管的壁表面,使流体中的各种杂质难以停留在壁表面上,lt,/ FONTgt,lt,/ DIVgt,lt, DIVgt,lt,/ DIVgt,Lt,DIVgt,lt,FONTnbspface = Verdanagt,nbsp 3.选择光滑,耐腐蚀的材料还可以减缓污垢的形成。 lt,/ FONTgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,FONTnbspface = Verdanagt,nbsp 2波纹管热交换器的结构特征lt,/ FONTgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt, Lt / DIVgt,lt,DIVgt,lt,FONTnbspface = Verdanagt,nbsp壳管式波纹管换热器的显着优势是,它可以根据规定的路径迫使流体多次横穿管束,因此,可以不断增强流体的湍流。其主要特征如下。 lt,/ FONTgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,FONTnbspface = Verdanagt,nbsp1,高传热效率lt,/ FONTgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt / DIVgt,lt,DIVgt,lt,FONTnbspface = Verdanagt,nbsp因为传热管使用波纹管,所以管中流动通道的横截面连续不断地突然变化,导致流体保持在高度湍流状态即使在非常低的流速下,也很难形成层流,从而可以有效地克服对流传热的主要热阻,同时加强了管内外的传热,因此传热系数非常高。高,通常是传统壳管式热交换器的2到3倍。 lt,/ FONTgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,FONTnbspface = Verdanagt,nbsp2,强大的防垢能力lt,/ FONTgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt, lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,FONTnbspface = Verdanagt,nbsp由于流体在流动通道中的湍流很大,即使少量的水垢,流体中的颗粒也很难沉积和结垢生成。强烈的墙面侵蚀和强大的防垢能力。另外,波纹管具有由管侧和壳体侧之间的温差应力引起的应变,这使得具有弹性特性的波纹管的曲率在微观上发生变化,从而使得波纹管热交换器具有防止和去除水垢的能力。 。 lt,/ FONTgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,FONTnbspface = Verdanagt,nbsp3,强应力补偿能力lt,/ FONTgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt / DIVgt,lt,DIVgt,lt,FONTnbspface = Verdanagt,nbsp波纹管由于其结构形状和薄壁特性,当管侧和壳体侧之间的温差较大时,会产生具有弹性特性的波纹管曲率。微观变化用于补偿和消除热应力,并有效防止传统的管壳式换热器容易破裂。 lt,/ FONTgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,FONTnbspface = Verdanagt,nbsp4,紧凑,小而轻lt,/ FONTgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt, lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,FONTnbspface = Verdanagt,nbsp由于波纹管热交换器的传热系数高,所需的传热面积小,并且波纹管的壁厚很薄,因此波纹管管式热交换器紧凑,小巧轻便。 lt,/ FONTgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,FONTnbspface = Verdanagt,nbsp分析了热交换器的传热原理并分析了波纹管式热交换器的结构可以看出,结构化波纹管换热器使流动的流体保持湍流状态并不断冲洗管壁,这有效地提高了换热器的传热系数。 lt,/ FONTgtLt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,FONTnbspface = Verdanagt,nbsp3应用示例工厂lt,/ FONTgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,/ DIVgt ,lt,DIVgt,lt,FONTnbspface = Verdanagt,nbspβ-萘酚生产能力7t / d,蒸馏塔尺寸size1200mm×2000mm,填充有38mm矩鞍环填料。冷凝器直接放置在塔顶,并使用一个12平方米的管壳式热交换器,这是一种内部回流形式。精馏塔的工作压力为10kPa(绝对压力),温度为200至240°C。由于冷凝水水质不佳且工作温度高,热交换管结垢会降低热交换效率。冷凝器的ct压力,迫使产量降低(通常在使用15个月后,开始时产能下降至约60),这需要频繁调整操作参数,并且产品质量不稳定。此外,每使用冷凝器两年,一些热交换管就会破裂,需要维护。 lt,/ FONTgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,FONTnbspface = Verdanagt,nbsp鉴于上述问题,该工厂蒸馏塔的生产能力需要扩容至10 t / d,在原有塔体和设备基础承载力的条件下,即塔顶冷凝器和填料的质量要求对原有塔体和设备基础进行技术改造。塔不大于原始塔。为此,选择了新的高效结构化波纹填料和新的管壳式波纹管热交换器。瓦楞纸的加工能力大,操作弹性高,压力降低,为提高生产能力创造了有利条件。将键顶冷凝器改为壳管式波纹管热交换器。传热面积仍为12平方米,其重量比原来的热交换器轻一些。 lt,/ FONTgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,FONTnbspface = Verdanagt,nbsp技术改造于2003年2月完成并投入生产,产能达到10t / d,产品纯度提高到99.3。根据三年稳定运行的现场测量数据,估计管壳式波纹管换热器的换热效率是原来的35倍,并且波纹管不易结垢,并且具有良好的热应力补偿和抗拉伸裂纹性。生产运行和产品质量稳定,维修方便。 lt,/ FONTgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,FONTnbspface = Verdanagt,nbsp4结论lt,/ FONTgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,/ DIVgt, lt,DIVgt,lt,FONTnbspface = Verdanagt,nbsp壳管波纹管换热器的结构将流体保持在湍流状态,并且流体不断冲洗管壁以防止或延迟结垢。波纹管结构很好地适应了增强的传热过程机理,有效地将换热器的换热系数提高了35倍。壳管式波纹管换热器具有综合性能好,体积小,重量轻,传热效率高,难以规模化和压力补偿。 lt,/ FONTgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,/ DIVgt,lt,DIVgt,lt,FONTnbspface = Verdanagt,nbsp文章来自:中国热交换网lt,/ FONTgt,lt,/ DIVgt,