普瑞普勒換熱器選型詳解

      各種類型的換熱器作為工藝過(guò)程必不可少的設(shè)備，如何根據(jù)不同的工藝生產(chǎn)流程和生產(chǎn)規(guī)模，設(shè)計(jì)出投資省、能耗低、傳熱效率高、維修方便的換熱器是一項(xiàng)非常重要的工作。

換熱器分類

1按工藝功能分類

      冷卻器、加熱器、再沸器、冷凝器、蒸發(fā)器、過(guò)熱器、廢熱鍋爐等。

2按傳熱方式和結(jié)構(gòu)分類

      間壁傳遞熱量式和直接接觸傳遞熱量式，其中間壁傳熱式又分為管殼式、板式、管式、液膜式等其他形式的換熱器。

從工藝功能選擇換熱器

冷卻器

1間壁式冷卻器

☆ 當(dāng)傳熱量大時(shí)，可以選擇傳熱面積和傳熱系數(shù)較大的板式換熱器比較經(jīng)濟(jì)，但是板式換熱器的使用溫度一般不大于150℃，壓降較大。

☆ 對(duì)于壓降和溫度壓力較高的情況，選用管殼式換熱器較為合理。

☆ 板翅式換熱器由于翅片的作用，適用于氣體物料的冷卻，其使用溫度一般小于350℃。

☆ 空冷器適用于高溫高壓的工藝條件，其熱物流出口溫度要求比設(shè)計(jì)溫度高15~20℃。

2直接接觸式冷卻器

☆ 適用于需要急速降低工藝物料的溫度、伴隨有吸收或除塵的工藝物料的冷卻、大量熱水的冷卻和大量水蒸氣的冷凝冷卻等工況。

加熱器

1高溫情況

      當(dāng)溫度要求高達(dá)500℃以上時(shí)可選用蓄熱式或直接火電加熱等方式。

2中溫情況

      對(duì)于150~300℃工況一般采用有機(jī)載熱體作為加熱介質(zhì)。分為液相和氣相兩種。

3低溫情況

      當(dāng)溫度小于150℃時(shí)首先考慮選用板式換熱器，只有工藝物料的特性或者工藝條件特殊時(shí)，才考慮其他形式，例如熱敏性物料加熱多采用降膜式或波紋板式換熱器。

再沸器

      多采用管殼式換熱器，分為強(qiáng)制循環(huán)式、熱虹吸式和釜式再沸器三種。其設(shè)計(jì)溫差一般選用20~50℃，單程蒸發(fā)率一般為10%~30%。

冷凝器

      一般用于蒸餾塔塔頂蒸汽的冷凝以及反應(yīng)氣體的冷凝，對(duì)于蒸餾塔頂，一般選用管殼式、空冷器、螺旋板式、板翅式等換熱器作為冷凝器，對(duì)于反應(yīng)系統(tǒng)，一般選用管殼式、套管式或噴淋式等換熱器作為冷凝器。

板式換熱器

基本結(jié)構(gòu)

      板式換熱器的型式主要有框架式（可拆卸式）和焊接式兩大類，板片形式主要有人字形波紋板、水平平直波紋板和瘤形板片三種。

運(yùn)行原理

      板式換熱器是由帶一定波紋形狀的金屬板片疊裝而成的新型高效換熱器，構(gòu)造包括墊片、壓緊板（活動(dòng)端板、固定端板）和框架（上、下導(dǎo)桿，前支柱）組成。

      板片之間由密封墊片進(jìn)行密封并導(dǎo)流,分隔出冷/熱兩個(gè)流體通道，冷/熱換熱介質(zhì)分別在各自通道流過(guò),與相隔的板片進(jìn)行熱量交換，以達(dá)到用戶所需溫度。

特點(diǎn)

☆ 傳熱效率高；

☆ 使用安全可靠；

☆ 占地小，易維護(hù)；

☆ 隨機(jī)應(yīng)變；

☆ 有利于低溫?zé)嵩吹睦茫?

☆ 阻力損失少；

☆ 冷卻水量小；

☆ 在投資效率低

應(yīng)用領(lǐng)域

☆ 制冷

☆ 暖通空調(diào)

☆ 化學(xué)工業(yè)

☆ 冶金工業(yè)

☆ 機(jī)械工業(yè)

☆ 電力工業(yè)

☆ 造紙工業(yè)

☆ 紡織工業(yè)

☆ 食品工業(yè)

☆ 油脂工藝

☆ 集中供熱

管殼式換熱器

工藝條件

1溫度

      冷卻水出口溫度不宜高于60℃以免結(jié)垢嚴(yán)重，高溫端的溫差不應(yīng)小于20℃，低溫端的溫差不應(yīng)小于5℃。當(dāng)在兩工藝物流之間進(jìn)行換熱時(shí)，低溫端的溫差不應(yīng)小于20℃。

      采用多管程單殼程換熱器且用水做冷卻劑時(shí)，冷卻水出口溫度不應(yīng)高于工藝流體的溫度。冷卻劑入口溫度應(yīng)高于工藝物流中易結(jié)凍組分的冰點(diǎn)。當(dāng)冷凝帶有惰性氣體的物料時(shí)，冷卻劑出口溫度應(yīng)低于工藝物料的露點(diǎn)。

2壓力降

      增大工藝物流的流速可以增加傳熱系數(shù)，使換熱器結(jié)構(gòu)緊湊，但是流速增加關(guān)系到換熱器的壓力降。

3物流安排

☆ 為節(jié)省保溫層和減少殼體厚度，高溫物流一般走管程，有時(shí)候?yàn)榱宋锪侠鋮s也可使高溫物流走殼程。

☆ 較高壓力的物流走管程。

☆ 黏度較大的物流走殼程，在殼程可以得到較高的傳熱系數(shù)。

☆ 腐蝕性較強(qiáng)的物流走管程。

☆ 對(duì)壓力降有特定要求的工藝物流走管程，因?yàn)楣艹痰膫鳠嵯禂?shù)和壓降計(jì)算誤差小。

☆ 較臟和易結(jié)垢的物流走管程，便于清洗和控制結(jié)垢，若走殼程，應(yīng)采用正方形的排管方式，并采用可拆式換熱器。

☆ 流量較小的物流走殼程，易使物流形成湍流狀態(tài)增加傳熱系數(shù)。

☆ 傳熱膜系數(shù)較小的物流走殼程，易于提高傳熱膜系數(shù)。

結(jié)構(gòu)參數(shù)

1平滑管

☆ 管徑：管徑越小換熱器越緊湊，越便宜，同時(shí)壓降也越大。常用的管徑有19mm、25mm、32mm。

☆ 管長(zhǎng)：無(wú)相變換熱時(shí)，管子較長(zhǎng)，傳熱系數(shù)增加，對(duì)于相同的換熱面積，采用長(zhǎng)管管程數(shù)少，壓力降小，且傳熱面積比價(jià)低。

☆ 排布：主要有正方形和三角形兩種配布形式，三角形的配布有利于殼程物流的湍流，正方形配布有利于殼程清洗。管心距越小，設(shè)備越緊湊，但會(huì)引起管板增厚，清潔不便，殼程壓降增大，一般選用1.25~1.5倍管外徑的間距。

2管程數(shù)及殼程形式

      管程數(shù)增加，管內(nèi)流速增加，但是管內(nèi)流速要受到管程壓力降的限制。殼程形式分為單殼程、雙分流式、雙殼程和分流式。

3折流板

      折流板可以改變殼程流體的方向，使其垂直于管束流動(dòng)，獲得較好的傳熱效果。一般分為圓缺型折流板、環(huán)盤(pán)型折流板和孔式折流板。折流板間距影響到殼程物流的流向和流速，從而影響到傳熱效率。最小的折流板間距為殼體直徑的1/5，不應(yīng)小于50mm。