《换热器一般设计要求.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《换热器一般设计要求.doc（5页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、定压比热容 在压强不变的情况下，单位质量的某种物质温度升高1K所需吸收的热量，叫做该种物质的“定压比热容”，用符号Cp表示，国际制单位是：J/(kgK)。因为气体在压强不变的条件下，当温度升高时，气体一定要膨胀而对外作功，除升温所需热量外，还需要一部分热量来补偿气体对外所作的功，因此，气体的定压比热容比定容比热容要大些。由于固体和液体在没有物态变化的情况下，外界供给的热量是用来改变温度的，其本身体积变化不大，所以固体与液体的定压比热容和定容比热容的差别也不太大。因此也就不需要区别了。知道密度怎么换算空气的定压比热容和常压体积比热容啊【热容量】系统在某一过程中，温度升高（或降低）1所吸收（或放出
2、）的热量叫做这个系统在该过程中的“热容量”。如果在一定的过程中，当温度升高T时，系统从外界吸收的热量为Q，那么在该过程中该系统的热容量为 热容量的单位是焦耳/开。系统的热容量与状态的转变过程有关。在提到系统或物质的热容量时，必须指明状态的转变过程。系统的热容量还与它所包含的物质的质量成正比，不同过程的热容量不同。 为计算简便，常用水当量的概念，如某系统的热容量与多少克水的热容量相等，即称该系统的水当量为多少克。所以任何系统的热容量在数值上就等于它的水当量。 通常规定，系统吸收的热量为正值，而释放的热量为负值，故在系统吸收热量引起温度升高时，热容量为正值。也有的系统，如饱和水蒸气，在温度升高时，
3、释放热量，故其热容量为负值。 【比热容】即比热。是单位质量物质的热容量。单位质量的某种物质，在温度升高（或降低）1时所吸收（或放出）的热量，叫做这种物质的“比热容”。在国际单位制中，比热的单位是焦耳/（千克开）（曾用的单位还有卡/（克）、千卡/（千克）等）在国际单位制中，能量、功、热量的单位统一用焦耳，因此比热容的单位应为J/（kgK）。 比热容是反映物质的吸热（或放热）本领大小的物理量。它是物质的一种属性。任何物质都有自己的比热容，即使是同种物质，由于所处物态不同，比热容也不相同。例如，水的比热容是4.2103J/（kgK），而结成冰以后的比热容则为2.1103J/（kgK）。比热容是热学中
4、一个重要概念。它涉及热量、温度、质量三个物理量间的变化即C= 压强和体积的变化，而有所不同。水的比热容，只有当温度从14.5上升到15.5时，它的比热容才等于4.2103J/（kgK），在其他温度间隔，水的比热容不一定等于4.2103J/（kgK）但由于差别很小，可不加考虑。其他物质在温度改变时，比热容也有很小的变化。比热容表中所给的数值都是这些物质的平均值。气体的比热容和气体的热膨胀有密切关系，在体积恒定与压强恒定时不同，故有定容比热容和定压比热容两个概念。但对固体和液体，二者差别很小，一般就不再加以区分。 【定容比热容】在物体体积不变的情况下，单位质量的某种物质温度升高1所需吸收的热量，叫
5、做该种物质的“定容比热容”。 【定压比热容】在压强不变的情况下，单位质量的某种物质温度升高1所需吸收的热量，叫做该种物质的“定压比热容”。因为气体在压强不变的条件下，当温度升高时，气体一定要膨胀而对外作功，除升温所需热量外，还需要一部分热量来补偿气体对外所作的功，因此，气体的定压比热容比定容比热容要大些。换热器管程及壳程的流动阻力，常常控制在一定允许范围内。若计算结果超过允许值时，则应修改设计参数或重新选择其他规格的换热器。按一般经验，对于液体常控制在104105Pa范围内，对于气体则以103104Pa为宜。此外，也可依据操作压力不同而有所差别，参考下表。4 E& d& E% s! p/ a6
6、 J0 G换热器的合理压力降：较高的压降值导致较高的流速，因此会导致较小的设备和较少的投资，但运行费用会增高，较低的允许压降值则与此相反。所以，应该在投资和运行费用之间进行一个经济技术比较。在下表中给出了常用的换热器的压降值，可供计算时参考。: S* r9 S- g& vG V管壳式换热器、空冷器和套管式换热器7 n 1 J( n* h3 5 a5 t& IDf; 物 流) C( i3 z* K X& U$ W) r p& l M: T8 T2 m压2 or# b$ l% n0 I6 v w降 值气体和蒸汽(高压)- G+ Z. g, k; K2 G8 N& F& E: i1 u/ M/ ,
7、K/ j# h& n5 U4 P35 70Kpa气体和蒸汽(低压)2 B! ; C W/ ; m; . A15 35Kpa气体和蒸汽(常压)3.5 14Kpa 蒸汽(真空) 3.5Kpa& s+ U. & Q) I; y1 J: T# h蒸汽(真空塔冷凝器)0.4 1.6Kpa液体. H: i) J- D8 U6 N/ H6 r/ m0 m0 |70 170Kpa$ b( E) 7 F# u( l, B& RF型壳体，壳侧压降: S: l( t) I! EE35 70Kpa（Max.）+ c$ w5 z: / j/ q0 s板翅式换热器 l- 9 8 z$ m t: 0 o# j 物流& i)
8、 # Pe% U; ) O压4 7 |4 l: % o3 Y* H+ U! U降值气体和蒸汽5 20Kpa;液体20 55Kpa5 U0 A3 _; Wy/ z: G; ! s+ # N7 x. e+ Y+ J对管壳式换热器也可按下表选取合理的压力降操作情况1 H2 l- P& f l操作压力合理的压力降+ M( P) J* a) ; Y减压操作P0 100Kpa(abs)1 S5 M( a/ y2 B) N/ D* P/10低压操作P0 70Kpa(表)P/2P70 1000Kpa(表)c$ nK; U) ) m. |9 1 Q1 X35Kpa; c9 b2 X$ j3 c5 M0 L中压操
9、作(包括用泵)P1000 3000Kpa(表); i$ I( _2 x: b& s 5 % q& P0 d- s: : ) l35 180Kpa较高压操作K2 w - s; IP3000 8000Kpa(表)70 250Kpa 其实不用这么复杂,一般换热器的压降要求是0.35公斤,如果介质为润滑油压降要求为1-2公斤,其余特殊的压降要求业主方技术人员会提出的对容器而言，压降是在同一腔体内的压力差，压差一般指不同腔体间的压力差换热器压力降参考值表操作压力P(MPa) 压力降P(MPa)00.1(绝压) P/101 Z. a, t( ?6 4 y Q* a00.07(表压，下同) P/26 V.
10、A8 J. a0.071.0 0.035! X: E7 s5 j; 1.03.0 0.0350.187 V& T4 H( g q3.08.0 0.070.25不管什么形式换热器，在传热的过程中，因为介质流过换热器的时候必然会有一定的阻力，所以介质出口压力肯定低于原来的进口压力，进出口介质的压力差即为换热器的压降；但是为了强化传热，我们会在流动通道内设置一些扰流元件，从而增加湍动程度，进而达到强化传热，那么在强化的过程中，压力降就更大，所需的动力就更大，所以绝对不能让压降太大，为了考虑成本和效益以及能量的损失，就提出了允许压降，把压力降限制在某个范围内。当然，这没有什么绝对的，有时必须有取舍。容
11、许压降往往是整个工艺要求的而不是换热器本身要求的，举例：. B0 L+ _8 - c# e) U压力为 0.13 kPa(A)的液体，经过换热器后要进入蒸馏塔。蒸馏塔的压力是0.11 MPa（A)，, s% ?0 n( v9 w D那么换热器的压降就不能高于 0.02 MPa(A)，否则换热后流体压力低，进不了塔，要设泵，, u: I! k, T r& y增加了设备不是很麻烦？尽量避免。压降低于 0.02 MPa(A)，就是这个换热器设计的硬性要求。 na1 E6 W4 w8 n+ t9 B: Y这种要求在工业设计中比比皆是，设计人员是从工艺全局看问题，提要求。设备人员一般看不了这么远。管壳式
12、换热器允许压力降范围，按化工设备设计全书换热器的P18表2-2如下, T$ v 0 W: e$ TN/ n# op 换热器的操作压力 Pa 允许的压力降 Pa p105(a) p=0.1xp% r7 K. ) L, L* 1 PN p=0105(g) p=0.05xpC( j. _( f( ; p=105(g) p5x104 p这只给出的是大概范围，重要的是工艺计算来确定合理的满足单元操作的压力降。9 I! . b# N8 P8 K./ # l- r( OU2 g; Q* v& w. m根据钱颂文老师主编换热器设计手册，管壳式换热器的压降一般是控制：0 EK T6 w/ - 2 a工艺物流的压
13、力 MPa 允许压力降P MPa 真空 0.01 0.1-0.17 0.004-0.034 0.17 0.034（1）敏化处理：18-8钢系列的奥氏体不锈钢在450850（此区间常称为敏化温度）短时间加热，使其具有晶间腐蚀倾向。这是因为碳在奥氏体不锈钢中的溶解度与温度有很大影响。奥氏体不锈钢在经400850的温度范围内（敏化温度区域）时，会有高铬碳化物（Cr23C6）析出，当铬含量降至耐腐蚀性界限之下，此时存在晶界贫铬，会产生晶间腐蚀，严重时材料能变成粉末。该方法一般只在不锈钢晶间腐蚀试验时采用。. W) z9 o?! w% j* a E) w) _; j J5 X% u* （2）固溶热处理：将奥氏体不锈钢加热到1100左右，使碳化物相全部或基本溶解，碳固溶于奥氏体中，然后快速冷却至室温，使碳达到过饱和状态（碳已经稳定了，没有能力和机会与铬形成高铬碳化物）。2 h/ x! L: K. V5 X% F1 B2 / N& ( z H（3）稳定化处理：为避免碳与铬形成高铬碳化物，在奥氏体钢中加入稳定化元素（如Ti和Nb），在加热到875以上温度时，能形成稳定的碳化物。这是因为Ti（或Nb）能优先与碳结合，形成TiC（或NbC），从而大大降低了奥氏体中固溶碳的
