换热器设计分析研究

在不同温度的流体将传递的热能设备就称为热交换器，简称为换热器。在换热器中之上存在两种不同温度的流体，一个流体温度过高，产生热量，；另一个流体温度过低，吸收热量。
随着我国工业的不断进步，实际能源利用、开发和节约工作的要求也在不断提升，因此对于换热器也提出了更高的要求。本文主要是对换热器设计要点进行分析。
1、设计方案
1.1明确换热器的类型
两种流体温度的变化情况：热流体进口温度为110℃，出口的温度为50℃；冷流体进口温度为25℃，出口温度为35℃，这一换热器需要应用循环冷却水冷却，冬季操作的过程中这一进口温度会不断降低，受到这一因素的影响，预计这一换热器的管壁温度和壳体之间的差距会越来越大，由此在初级阶段明确选用列管式换热器。
1.2管程安排
从两种物流的操作压力分析，需要应用甘油走管程，循环冷却水走壳程。但是因为循环冷却水过于容易结垢，如果其流动的速度过低，那么会提升污垢提升的速度，促使换热器的热流量下溅，因此需要从整体分析，要让循环水走管程，甘油走壳程。
2、设计参数
30%甘油的定性温度为：

黏度为：

在计算传热面积需要先明确K数值，结合资料获取甘油与水之间传递K值为290～710，先取其为500进行计算。依据下述公式可得，传热面积为130.1m2。

3、工艺结构尺寸
其主要分为以下几点：第一，管径和管内流速。其选择圆直径为25×2.5较为优质的冷拔传热管，也就是20mm，取管内流动速度为2.0m/s。第二，管程数和传热管数。可以依据传热管内径和流动速度明确单程传热管数，依据单程管计算，可以明确需要的传热管长度。依据单程管设计，传热管过多，可以应用多管程结果。第三，传热管排列和分程方案。依据组合排列方案，也就是每程内依据正三角形进行划分，隔板两边都依据正方形进行划分。第四，壳体内径。其主要是依据多管程结构，结合管板应用率明确壳体内径。第五，折流板。
其主要是依据弓形直流板，去弓形直流板圆缺高度为壳体内径的25%，以此明确切去的圆缺高度。
4、附属设备的选择
4.1管道与壳体连接
管子在管板上固定依据是一定要确保管子和管板连接坚固，不能在连接的位置出现问题。因为操作所压力是常压，因此选择应用胀接法。
4.2管板和壳体连接
管板与壳体连接的形式主要分为两方面，一种是可拆式，另一种是不可拆式。浮头式的换热器是依据管板自身不直接与壳体电焊连接，而是依据壳体上法兰和管箱法兰加持固定。壳体的设计压力为101.3kPa低于1MPa，并且壳体介质是不容易燃烧和爆炸的，更不容易挥发且有毒的。因此依据壳体壁厚为10mm。
4.3换热器的封头
选择椭圆形封头DN=600mm选择甲型平焊法兰PN=0.6MPa，D=715mm、D1=680mm、D2=650mm、D3=640mm、D4=637mm，壁厚等于32mm，d=18mm。
4.4拉杆的数量与直径的选择

换热器的外径为25mm，因此拉杆直径为16mm，因为直
径等于600mm和16mm，结合表格可知拉杆数量为4个。
4.5导流筒
在壳程流体进出口的管板中一定存在一段流体无法达到的死角，以此一般在管束外提升导流筒，促使流体出入壳程过程中一定会经过这一区域，提升传递热量的效果。因为，压力过低一般都会应用引导流筒。
4.6接管的选择
壳程流筒进入到接管处，获取管内液体流动速度为2.4m/s，那么接管内径为

取接管的直径为70mm。
管程流体进入到接管处，获取管内液体流动速度为2.0m/s，那么接管内径为

取接管的直径为200mm。
5、结束语
总而言之，换热器是工业换热设备中重要的工作内容，换热器设计的优劣将直接影响其未来长时间的安全性和发展性。
在实际发展中，结合以往操作过程中存在的问题和需求进行有效的分析，并且依据现阶段市场环境和设备特点，提出有效的设计形式，以此满足目前工业换热设备需求，达到工作内容的规定。 


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