列管式换热器的设计计算

 列管式换热器的设计计算 
                                            王永平
                     (内蒙古第二电力建设工程有限责任公司)
    摘 要：本文以电厂生产流程中使用的空气压缩机后冷却器的工艺参数为依据,选定了冷却器的类型,计算了冷却器结构尺寸。此冷却器的主要结构尺寸为换热器面积为50.44m2,壳体内径为900mm,传热管长为2m,传热管根数为356根。
    关键词：列管式冷却器;空气;设计计算
    换热器是建筑采暖生产过程中必不可少的设备,近几年由于新技术的发展,各种类型的换热器越来越受到工业界的重视〔1〕,而换热器又是节能措施中较为关键的设备,因此,无论是从工业的发展,还是从能源的有效利用,换热器的合理设计、制造、选型和运行都具有非常重要的意义〔2〕。
    本设计为一空气压缩机设计冷却器,空气压缩后体积变小而升温,所以需要一个换热器对空气进行冷却。
    1·设计过程
    1.1·选择冷却器的类型
    由表1可知两流体温度变化情况,该换热器用自来水冷却,考虑到冷却水冬季操作时进口温度会降低,估计该换热器的管壁温和壳体壁温之差较大,因此初步确定选用U型管式换热器〔3〕。
    1.2 设计参数
    设计参数见表1。
              
    1.3 流程及流速的确定
    由于冷却水较易结垢,为便于水垢清洗,应使循环水走管程,空气走壳程。根据管内流体常用流速范围表〔4〕,选定管内流速为ui=1.0m/s。
    1.4 材料的选择
    由于热流体是空气,冷流体为水,均无腐蚀性,所以选用造价比较低的碳钢材料〔5〕。根据常用碳钢管的类型选用的碳钢管。
    2·设计计算
  
    3·工艺结构尺寸的确定
    经设计计算,该冷却器管程数为:2管程传热管总根数为:356根。
    管程排列每程内均按正方形排列,隔板两侧也采用正方形排列。管心距为32mm。
    横过管束中心线的管数:23根。
    壳体内径为:900mm。
    折流板间距为:500mm。
    折流板数:3块。
    壳程流体接管内径为:0.451m。
    管程流体接管内径为:0.218m。
    4·换热器内流体的流动阻力
  
    5·小结
    本论文对冷却器的结构及相关的技术参数进行了设计和计算。满足了设计要求,该设计符合有关技术规范。
    列管式换热器(固定管板式),具有结构简单、紧凑、布管多,管内便于清洗,更换、造价低的特点。适用于壳程介质清洁,不易结垢,管程需清洗以及温差不大或温差虽大但是壳程压力不大的场合,列管式换热器是在工业生产中应用非常广泛。因此掌握它的设计计算,对于强化传热过程,有着很重要的意义。
〔参考文献〕
[1] 姚玉英,黄凤廉.化工原理(上册)[M].天津:天津大学出版社,1999.
[2] 贾绍义,柴诚敬主编.化工原理课程设计[M].天津:天津大学出版社,2002.
[3] 柴诚敬,张国亮等.化工流体流动与传热[M].北京:化工工业出版社,2000.
[4] 卓震主.化工容器及设备[M].北京:中国石化出版社,1998.
[5] 匡国柱,史启才.化工单元过程及设备课程设计[M].北京:化学工业出版社,2002.