常岳松 宋瑞冬

(1.大慶石化工程有限公司; 2.大慶石化公司)

換熱器是一種實(shí)現(xiàn)物料之間熱量傳遞的設(shè)備，它是化工、煉油、動(dòng)力、食品、輕工、原子能、制藥及機(jī)械等行業(yè)所廣泛使用的一種通用設(shè)備。在煉化裝置中換熱器占總設(shè)備數(shù)量的40%左右，占總投資的30%～45%[1]。在換熱設(shè)備中使用量最大的是管殼式換熱器，而設(shè)計(jì)者往往忽略換熱器的流通面積，導(dǎo)致?lián)Q熱器換熱效率受到影響，筆者具體分析了影響殼程進(jìn)出口流通面積的因素和如何解決流通面積不足的問(wèn)題。

1 影響因素分析

文獻(xiàn)[2]中5.11.3部分可知?dú)こ踢M(jìn)出口流通面積應(yīng)該不小于殼程進(jìn)出口處接管截面積，這時(shí)的流通面積才是合理的。文獻(xiàn)[2]的附錄K介紹了殼程進(jìn)出口流通面積的近似計(jì)算公式：

圖1 換熱器主要結(jié)構(gòu)參數(shù)示意圖

1.1 殼程進(jìn)出口接管內(nèi)徑

1.2 換熱管列數(shù)

結(jié)合文獻(xiàn)[2]附錄K中流通面積的計(jì)算公式和圖1可知，換熱管列數(shù)越多，即管排的越滿，h1與h2就越小，計(jì)算得到的流通面積就越小，所以當(dāng)流通面積不足時(shí)，想要增加流通面積，則應(yīng)該在滿足換熱面積的基礎(chǔ)上適當(dāng)減少換熱管列數(shù)。

1.3 殼體內(nèi)徑

由圖1可知，在換熱管排列形式不變時(shí)，殼體內(nèi)徑越大，h1與h2就越大，所以當(dāng)流通面積不足時(shí)，想要增加流通面積，可以適當(dāng)增加殼體內(nèi)徑。

2 應(yīng)用實(shí)例

以某臺(tái)換熱器(圖2)為例，殼體內(nèi)徑600mm，殼程進(jìn)出口接管尺寸為φ219mm×8mm，得出di=203mm，換熱管直徑d0=25mm，間距S=32mm，現(xiàn)確定其殼程進(jìn)出口流通面積是否滿足要求，如不滿足要求，如何改進(jìn)設(shè)計(jì)。

圖2 某換熱器結(jié)構(gòu)及參數(shù)

流通面積：

≈22324mm2

殼程進(jìn)出口接管截面積為：

As

2.1 調(diào)整殼程進(jìn)出口接管尺寸

將接管內(nèi)徑尺寸改為φ168mm×7mm，得出di=154mm，h1不變，h2=33.7mm，重新核算流通面積：

≈18773mm2

殼程進(jìn)出口接管截面積為：

As>A，滿足要求。

2.2 調(diào)整換熱管列數(shù)

調(diào)整換熱管列數(shù)，將最上面一排管去掉，此時(shí)，h1=71.5mm，h2=53.8mm，重新核算流通面積：

≈39989mm2

As>A，滿足要求。

2.3 調(diào)整殼體內(nèi)徑

將殼體內(nèi)徑改為650mm，即Di=650mm，DL=634mm，此時(shí)，h1=68.8mm，h2=52.6mm，重新核算流通面積：

≈38745mm2

As>A，滿足要求。

3 結(jié)束語(yǔ)

殼程進(jìn)出口流通面積小于殼程進(jìn)出口處接管截面積時(shí)，可通過(guò)調(diào)節(jié)殼程進(jìn)出口接管內(nèi)徑、換熱管的列數(shù)和殼體內(nèi)徑使殼程進(jìn)出口流通面積滿足要求。實(shí)際應(yīng)用中設(shè)計(jì)者要根據(jù)具體情況具體分析。比如，當(dāng)對(duì)介質(zhì)流量要求嚴(yán)格時(shí)，就不能減小殼程進(jìn)出口接管內(nèi)徑，只能考慮調(diào)節(jié)換熱管的列數(shù)和殼體內(nèi)徑；如果換熱管數(shù)量比較緊張時(shí)，減少換熱管列數(shù)會(huì)導(dǎo)致?lián)Q熱面積不夠，只能考慮調(diào)節(jié)殼程進(jìn)出口接管內(nèi)徑和殼體內(nèi)徑；當(dāng)對(duì)設(shè)備重量要求嚴(yán)格或設(shè)備的安放空間有限時(shí)，就只能通過(guò)調(diào)節(jié)殼程進(jìn)出口接管內(nèi)徑和換熱管的列數(shù)來(lái)改變流通面積，而要把增大殼體內(nèi)徑這個(gè)方法排除在外。

[1] 葉文邦，張建榮，曹文輝．壓力容器設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊(cè)[M]．昆明：云南科技出版社，2006.

[2] GB 151-1999．管殼式換熱器[S]．北京：國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局，1999.