换热器介绍及热效率计算

《换热器介绍及热效率计算》由会员分享，可在线阅读，更多相关《换热器介绍及热效率计算（4页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、换热器介绍及热效率的简单计算一、换热器的基本概念换热器的定义：凡是用来使热量从热流体传递到冷流体，以满足规定的工艺要求的装置通称换热器。三种类型换热器简介螺旋板式板式交叉流换热器管壳式壳管式套管式)(蓄热式混合式间壁式板 翅 式管 翅 式管 束 式间壁式冷热流体分别位于固体壁面两侧，而由壁面间接隔开来。混合式冷热流体通过直接接触、相互混合来实现换热。回热式冷热流体交替地通过同一换热表面而实现热量交换的设备称为蓄热式换热器。2、换热器的分类？螺旋板式换热器 波纹管换热器 列管式换热器 板式换热器 螺旋板换热器 管壳式换热器 容积式换热器 浮头式换热器 管式换热器 热管换热器 汽水换热器 翅片管换

2、热器 管壳式换热器分为浮头式换热器和固定管板式换热器1、 浮头式换热器特点2、 浮 头 式 换 热 器 两 端 的 管 板 ， 一 端 不 与 壳 体 相 连 ， 该 端 称 浮 头 。 管 子 受热 时 ， 管 束 连 同 浮 头 可 以 沿 轴 向 自 由 伸 缩 ， 完 全 消 除 了 温 差 应 力 。 浮 头 式 换 热 器 的 特 点浮 头 式 换 热 器 的 一 端 管 板 固 定 在 壳 体 与 管 箱 之 间 ， 另 一 端 管 板 可 以 在 壳体 内 自 由 移 动 ， 这 个 特 点 在 现 场 能 看 出 来 。 这 种 换 热 器 壳 体 和 管 束 的 热 膨 胀

3、是 自 由 的 ， 管 束 可 以 抽 出 ， 便 于 清 洗 管 间 和 管 内 。 其 缺 点 是 结 构 复 杂 ， 造 价高 （ 比 固 定 管 板 高 20%） ， 在 运 行 中 浮 头 处 发 生 泄 漏 ， 不 易 检 查 处 理 。 浮头 式 换 热 器 适 用 于 壳 体 和 管 束 温 差 较 大 或 壳 程 介 质 易 结 垢 的 条 件 。3、 固 定 管 板 式 换 热 器 (,4E-401, 4E-200)固 定 管 板 式 换 热 器 主 要 有 外 壳 、 管 板 、 管 束 、 顶 盖 （ 又 称 封 头 ） 等 部 件 构成 。 在 圆 形 外 壳 内 ，

4、 装 入 平 行 管 束 ， 管 束 两 端 用 焊 接 或 胀 接 的 方 法 固 定 在 管板 上 ， 两 块 管 板 与 外 管 直 接 焊 接 ， 装 有 进 口 或 出 口 管 的 顶 盖 用 螺 栓 与 外 壳 两端 法 兰 相 连 。 它 的 特 点 是 结 构 简 单 ， 没 有 壳 侧 密 封 连 接 ， 相 同 的 壳 体 内 径 排管 最 多 ， 在 有 折 流 板 的 流 动 中 旁 路 最 小 ， 管 程 可 以 分 成 任 何 管 程 数 ， 因 两 个管 板 由 管 子 互 相 支 撑 ， 故 在 各 种 管 壳 式 换 热 器 中 它 的 管 板 最 薄 ， 造

5、 价 最 低 ，因 而 得 到 广 泛 应 用 。 这 种 换 热 器 的 缺 点 是 ： 壳 程 清 洗 困 难 ， 有 温 差 应 力 存 在 。当 冷 热 两 种 流 体 的 平 均 温 差 较 大 ， 或 壳 体 和 传 热 管 材 料 膨 胀 系 数 相 差 较 大 ，热 应 力 超 过 材 料 的 许 用 应 力 时 ， 在 壳 体 上 需 设 膨 胀 节 ， 由 于 膨 胀 节 强 度 的 限制 ， 壳 程 压 力 不 能 太 高 。 这 种 换 热 器 适 用 于 两 种 介 质 温 差 不 大 ， 或 温 差 较 大但 壳 程 压 力 不 高 ， 及 壳 程 介 质 清 洁

6、， 不 易 结 垢 的 场 合 。4、 翅片管换热器（冷却器）(4 E-202,4E-100,4E-501, 4E-204)凡 在 换 热 管 上 加 装 翅 片 ,以 达 到 增 加 散 热 面 积 的 冷 热 交 换 器 ， 均 可 归 纳 为“翅 片 管 散 热 器 ”， 也 叫 热 管 式 换 热 器 。 翅 片 管 散 热 器 按 翅 片 的 结 构 形 式 可 分 为 绕 片 式 ； 串 片 式 ； 焊 片 式 ； 轧 片式 。 常 用 的 材 料 为 钢 ； 不 锈 钢 ； 铜 ； 铝 等 。翅 片 管 散 热 器 一 般 用 于 加 热 或 冷 却 空 气 ， 具 有 结 构

7、紧 凑 ， 单 位 换 热 面 积大 等 特 点 。二、换热器的简单计算换热器热计算分两种情况：设计计算和校核计算(1)设计计算：设计一个新的换热器，以确定所需的换热面积（2） 校核计算：对已有或已选定了换热面积的换热器，在非设计工况条件下，核算他能否胜任规定的新任务。换热器热计算的基本方程式是传热方程式及热平衡式(1)(2)式中， 不是独立变量，因为它取决于 以及换热器的布置。另外，根据公式(1)可知，一旦 和 以及 中的三个已知的话，我们就可以计算出另外一个温度。因此，上面的两个方程中共有 8 个未知数，即需要给定其中的 5个变量，才可以计算另外三个变量。对于设计计算而言，给定的是 ，以及

8、进出口温度中的三个，最终求对于校核计算而言，给定的一般是 ， 以及 2 个进口温度，待求的是mtkA )()( ccmchhmh ttqttcq mt chtt,hcqcqchtt,cmhq,Ak 。举例简单计算：以 4E-100 举例，壳程：氮气 流量 30100kg/h, 比热 0.25 kcal/kg , 进口温度 182 管程: 导热油 流量 16340kg/h 比热 0.5 kcal/kg , 进口温度 260 ,出口温度 225 求氮气的出口温度是多少?(忽略污垢热阻)可根据方程式(1)计算得氮气出口温度在 220.以 4E-501 为例计算总的传热系数：管程：循环水 流量 680

9、00kg/h 比热 1 kcal/kg , 进口温度 32 ,出口温度 37 壳程：氮气 流量 21936kg/h, 比热 0.25 kcal/kg , 进口温度 97 , 出口温度 35 ,换热面积 715m2 计算传热系数 K解：循环水热负荷 Q=qmcp（T 进-T 出）=68000*1*（3237）=340000kcal平均温度差 逆流 97 35 37 32T1=97-37=60T2=35-32=3因T1/T2=60/3=202 TM=(T1-T2)/LN(T1/T2)=19Q=KATM K=Q/ATM=340000/715*19=25.03 kcal/h m2三、影响换热器换热效果

10、的因素造成换热器换热效果下降的原因有以下几种1）冷却水量少 5 R% u: n2 F/ p! Z8 W% B&2）冷却水温高% O& Z7 u* k) . 3）壳程杂质堵塞换热器列管或者结垢，造成水冷器换热效果下降。4）管程杂质吸附在管壁上，造成换热效果下降。5）换热器内漏，造成换热效果下降。6）换热器投用时不排气造成换热效果下降。四、换热器热效率下降判断及换热器的清洗?1、根据温度判断：换热器出口温度减小$ h s8 B1 _, g2。根据压力判断：换热器出口压力减小，进口压力增大3。根据流量判断：，换热器出口流量减少4。根据换热器前后相关设备判断：换热器前设备压力增大，流量减少，液位升高；

11、换热器后设备压力减小，流量减少，液位下降换热器材的清洗换热器结垢后清洗剂的选择 清洗剂的选择， 目前采用的是酸洗， 它包括有机酸和无机酸。有机酸主要有： 草酸、甲酸等。无机酸主要有： 盐酸、硝酸等。根据换热器结垢和工艺、材质和水垢成分分析得出：cht， ） 换热器流通面积小， 内部结构复杂， 清洗液若产生沉淀不易排放。） 换热器材质为镍钛合金， 使用盐酸为清洗液， 容易对板片产生强腐蚀，缩短换热器的使用寿命。通过反复试验发现， 选择甲酸作为清洗液效果最佳。在甲酸清洗液中加入缓冲剂和表面活性剂，清洗效果更好， 并可降低清洗液对板片的腐蚀。通过对水垢样本的化学试验研究表明， 甲酸能够有效地清除水垢

12、。通过酸液浸泡试验， 发现甲酸能有效地清除附在板片上的水垢， 同时它对换热器板片的腐蚀作用也很小。二、换热器结垢后清洗水垢的要求 ） 酸洗温度： 提升酸洗温度有利于提高除垢效果， 如果温度过高就会加剧酸洗液对换热器板片的腐蚀， 通过反复试验现， 酸洗温度控制在 为宜。） 酸洗液浓度： 根据反复试验得出， 酸洗液应按甲酸 、水 、缓冲剂 、表面活性剂 的浓度配制， 清洗效果极佳。） 酸洗方法及时间： 酸洗方法应以静态浸泡和动态循环相结合的方法进行。酸洗时间为先静态浸泡 ， 然后动态循环 。在酸洗过程中应经常取样化验酸洗浓度， 当相邻两次化验浓度差值低于 时， 即可认为酸洗反应结束。） 钝化处理：

13、 酸洗结束后， 板式换热器表面的水垢和金属氧化物绝大部分被溶解脱落， 暴露出崭新的金属， 极易腐蚀， 因此在酸洗后， 对换热器板片进行钝化处理。三、换热器清洗水垢的具体步骤 ） 冲冼： 酸洗前， 先对换热器进行开式冲洗，使换热器内部没有泥、垢等杂质， 这样既能提高酸洗的效果， 也可降低酸洗的耗酸量。） 将清洗液倒入清洗设备， 然后再注入换热器中。） 酸洗： 将注满酸溶液的换热器静态浸泡 ， 然后连续动态循环 ， 其间每隔 进行正反交替清洗。酸洗结后， 若酸液 值大于 ，酸液可重复使用， 否则， 应将酸洗液稀释中和后排掉。） 碱洗： 酸洗结束后， 用 ， ， 软化水按一定的比例配制好， 利用动态

14、循环的方式对换热器进行碱洗， 达到酸碱中和， 使换热器板片不再腐蚀。） 水洗： 碱洗结束后， 用清洁的软化水， 反复对换热器进行冲洗 ， 将换热器内的残渣彻底冲洗干净。） 记录： 清洗过程中， 应严格记录各步骤的时间， 以检查清洗效果。总之， 清洗结束后， 要对换热器进行打压试验， 合格后方可使用。四、防止板式换热器结垢的措施 ） 运行中严把水质关， 必须对系统中的水和软化罐中的软化水进行严格的水质化验， 合格后才能注入管网中。） 新的系统投运时， 应将换热器与供热系统分开， 进行一段时间的循环后， 再将换热器并入系统中， 以避免管网中杂质进入换热器。） 在供热系统中， 除污器和过滤器应当进行不定期的清理外， 还应当保持管网中的清洁， 以防止换热器堵塞。