Faktorer som må tas i betraktning ved utformingen av skall- og rørvarmevekslere

Det finnes mange typer varmevekslerutstyr, og for hver spesifikke varmeoverføringstilstand kan den best egnede utstyrsmodellen fås gjennom optimaliseringsvalg. Hvis denne utstyrsmodellen brukes under andre forhold, kan varmeoverføringseffekten bli sterkt endret. Derfor er det en viktig og kompleks oppgave å velge type varmeveksler for spesifikke driftsforhold. Følgende faktorer er verdt å vurdere i utformingen av skall- og rørvarmevekslere.
1. Valg av strømningshastighet
Strømningshastighet er en viktig variabel i varmevekslerdesign. Økning av strømningshastigheten øker varmeoverføringskoeffisienten, mens trykkfall og strømforbruk også øker tilsvarende. Hvis det brukes pumpevæske, bør det vurderes å forbruke trykkfallet så mye som mulig på varmeveksleren fremfor reguleringsventilen. Dette kan stole på å øke strømningshastigheten for å forbedre varmeoverføringseffektiviteten.
Det er to fordeler ved å bruke en høyere strømningshastighet: For det første øker den den totale varmeoverføringskoeffisienten, og reduserer dermed varmeoverføringsarealet; Den andre er å redusere muligheten for å generere smuss på overflaten av røret. Men det øker også motstanden og strømforbruket tilsvarende, så en økonomisk sammenligning er nødvendig for å endelig bestemme riktig strømningshastighet.
I tillegg, ved valg av strømningshastighet, må strukturelle krav også vurderes. For å unngå alvorlig slitasje på utstyret, bør den beregnede strømningshastigheten ikke overstige den maksimalt tillatte empiriske strømningshastigheten.
2. Valg av å tillate trykkfall
Å velge et større trykkfall kan øke strømningshastigheten, og dermed forbedre varmeoverføringseffektiviteten og redusere varmeoverføringsområdet. Det betydelige trykkfallet øker imidlertid også driftskostnadene til pumpen. Riktig trykkfallsverdi må bestemmes ved gjentatte justeringer av utstyrsstørrelsen og optimalisering av beregninger basert på den årlige totale kostnaden for varmeveksleren.
I de fleste enheter kan det oppdages at den termiske motstanden på den ene siden er betydelig høyere enn den på den andre siden, og denne sidens termiske motstand blir den termiske kontrollmotstanden. Den termiske motstanden til skallsiden kan kontrolleres ved å øke antall ledeplater eller redusere skalldiameteren for å øke væskestrømningshastigheten på skallsiden og redusere varmeoverføringens termiske motstand. Å redusere avstanden mellom ledeplater er imidlertid begrenset og kan vanligvis ikke være mindre enn 1/5 av skalldiameteren eller 50 mm. Når den termiske motstanden til rørsiden er kontrollsiden, stoles det på å øke rørets modenhet for å øke fluidstrømningshastigheten.
Ved håndtering av viskøse materialer, hvis væsken er i laminær strømning, vil materialet bli transportert gjennom skallsiden. På grunn av tendensen til turbulent væskestrøm i skallsiden, kan en høyere varmeoverføringshastighet oppnås, og kontrollen av trykkfallet kan også forbedres.
3. Bestemmelse av væske i skall- og rørprosessen
Hovedsakelig basert på driftstrykket og temperaturen til væsken, det tilgjengelige trykkfallet, strukturen og korrosjonsegenskapene, samt valg av nødvendige utstyrsmaterialer, vurderes den passende banen for væsken. Følgende faktorer kan vurderes når du velger:
Væskene som er egnet for rørprosessen inkluderer vann, vanndamp eller svært korrosive væsker; Giftige væsker; Lett å strukturere væsker; Driftsvæsker med høy temperatur eller høyt trykk, etc.
Væsken som er egnet for skallprosessen er kondenseringen av toppdestillatet; Kondensering og omkoking av hydrokarboner; Væske kontrollert av trykkfall i rørdeler; Væske med høy viskositet, etc.
Etter at situasjonen ovenfor er eliminert, bør valget av hvilken vei mediet skal ta fokusere på å forbedre varmeoverføringskoeffisienten og få mest mulig ut av trykkfallet. På grunn av det faktum at strømmen av mediet i skallsiden er utsatt for turbulens (Re Større enn eller lik 100), er det generelt fordelaktig å passere væsker med høy viskositet eller lav strømningshastighet, dvs. væsker med lave Reynolds-tall, gjennom skallsiden.
Tvert imot, hvis væsken kan nå turbulens i rørsiden, er det rimeligere å arrangere rørsiden. Hvis man vurderer fra et trykkfallsperspektiv, er det generelt rimelig å ha et lavt Reynolds-tall for skallpasseringen.
4. Bestemmelse av endelig varmevekslingstemperatur
Den endelige temperaturen for varmeveksling bestemmes vanligvis av prosessens behov. Når den endelige temperaturen for varmeveksling kan velges, har verdien en betydelig innvirkning på den økonomiske rasjonaliteten til varmeveksleren. Når utløpstemperaturen til den varme væsken er lik den til den kalde væsken, er varmeutnyttelseseffektiviteten høyest, men den effektive varmeoverføringstemperaturforskjellen er minst og varmeoverføringsarealet størst.
I tillegg, når temperaturen på logistikkutløpet skal bestemmes, er det ikke ønskelig å ha temperaturkryss, hvor temperaturen på utløpet for varmt fluid er lavere enn temperaturen på utløpet for kaldt fluid.
5. Valg av utstyrsstruktur
For visse prosessforhold er det første trinnet å bestemme formen på utstyret, for eksempel å velge en fast rørplateform eller en flytende hodeform. Se tabell 1-7 nedenfor
I designprosessen til varmevekslere kan det overordnede målet om å forbedre varmeoverføringen oppsummeres som: å redusere størrelsen på varmeveksleren under en gitt varmeoverføringskapasitet; Forbedre ytelsen til eksisterende varmevekslere; Reduser temperaturforskjellen til det flytende arbeidsfluidet; Eller reduser kraften til pumpen.
Varmeoverføringsprosessen refererer til prosessen med to væsker som utveksler varme gjennom veggen på en hard enhet. I henhold til væskens varmeoverføringsmodus kan den i hovedsak deles inn i to typer: ikke-faseendring og faseendring. Forskningen på å forbedre varmeoverføringsteknologien uten faseendringsprosess vedtar generelt tilsvarende tiltak basert på å kontrollere den termiske motstandssiden:
Hvis utvidelse av den indre eller ytre overflaten av røret brukes; Bruke fremmedlegemer satt inn i røret; Endre formen på støttekomponentene for bunten; Tilsetning av ublandbare tilsetningsstoffer med lavt kokepunkt og andre metoder for å forbedre varmeoverføringseffektiviteten.