李雷磊

（眾一阿美科福斯特惠勒工程有限公司寧夏分公司，寧夏銀川 750001）

換熱器設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析研究

李雷磊

（眾一阿美科福斯特惠勒工程有限公司寧夏分公司，寧夏銀川 750001）

換熱器設(shè)計(jì)是能源工業(yè)發(fā)展中的重點(diǎn)，以實(shí)際工業(yè)發(fā)展情況為基礎(chǔ)，結(jié)合換熱器設(shè)計(jì)技術(shù)，分析現(xiàn)階段能源工作中換熱器設(shè)計(jì)要點(diǎn)，從而為實(shí)際工業(yè)發(fā)展提供有效的依據(jù)。

換熱器；設(shè)計(jì)；要點(diǎn)；工業(yè)

在不同溫度的流體將傳遞的熱能設(shè)備就稱為熱交換器，簡稱為換熱器。在換熱器中之上存在兩種不同溫度的流體，一個(gè)流體溫度過高，產(chǎn)生熱量，；另一個(gè)流體溫度過低，吸收熱量。隨著我國工業(yè)的不斷進(jìn)步，實(shí)際能源利用、開發(fā)和節(jié)約工作的要求也在不斷提升，因此對(duì)于換熱器也提出了更高的要求。本文主要是對(duì)換熱器設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行分析。

1 設(shè)計(jì)方案

1.1 明確換熱器的類型

兩種流體溫度的變化情況∶熱流體進(jìn)口溫度為110℃，出口的溫度為50℃；冷流體進(jìn)口溫度為25℃，出口溫度為35℃，這一換熱器需要應(yīng)用循環(huán)冷卻水冷卻，冬季操作的過程中這一進(jìn)口溫度會(huì)不斷降低，受到這一因素的影響，預(yù)計(jì)這一換熱器的管壁溫度和殼體之間的差距會(huì)越來越大，由此在初級(jí)階段明確選用列管式換熱器。

1.2 管程安排

從兩種物流的操作壓力分析，需要應(yīng)用甘油走管程，循環(huán)冷卻水走殼程。但是因?yàn)檠h(huán)冷卻水過于容易結(jié)垢，如果其流動(dòng)的速度過低，那么會(huì)提升污垢提升的速度，促使換熱器的熱流量下濺，因此需要從整體分析，要讓循環(huán)水走管程，甘油走殼程。

2 設(shè)計(jì)參數(shù)

30%甘油的定性溫度為∶

黏度為∶

在計(jì)算傳熱面積需要先明確K數(shù)值，結(jié)合資料獲取甘油與水之間傳遞K值為290～710，先取其為500進(jìn)行計(jì)算。依據(jù)下述公式可得，傳熱面積為130.1m2。

3 工藝結(jié)構(gòu)尺寸

其主要分為以下幾點(diǎn)∶第一，管徑和管內(nèi)流速。其選擇圓直徑為25×2.5較為優(yōu)質(zhì)的冷拔傳熱管，也就是20mm，取管內(nèi)流動(dòng)速度為2.0m/s。第二，管程數(shù)和傳熱管數(shù)?？梢砸罁?jù)傳熱管內(nèi)徑和流動(dòng)速度明確單程傳熱管數(shù)，依據(jù)單程管計(jì)算，可以明確需要的傳熱管長度。依據(jù)單程管設(shè)計(jì)，傳熱管過多，可以應(yīng)用多管程結(jié)果。第三，傳熱管排列和分程方案。依據(jù)組合排列方案，也就是每程內(nèi)依據(jù)正三角形進(jìn)行劃分，隔板兩邊都依據(jù)正方形進(jìn)行劃分。第四，殼體內(nèi)徑。其主要是依據(jù)多管程結(jié)構(gòu)，結(jié)合管板應(yīng)用率明確殼體內(nèi)徑。第五，折流板。其主要是依據(jù)弓形直流板，去弓形直流板圓缺高度為殼體內(nèi)徑的25%，以此明確切去的圓缺高度。

4 附屬設(shè)備的選擇

4.1 管道與殼體連接

管子在管板上固定依據(jù)是一定要確保管子和管板連接堅(jiān)固，不能在連接的位置出現(xiàn)問題。因?yàn)椴僮魉鶋毫κ浅?，因此選擇應(yīng)用脹接法。

4.2 管板和殼體連接

管板與殼體連接的形式主要分為兩方面，一種是可拆式，另一種是不可拆式。浮頭式的換熱器是依據(jù)管板自身不直接與殼體電焊連接，而是依據(jù)殼體上法蘭和管箱法蘭加持固定。殼體的設(shè)計(jì)壓力為101.3kPa低于1MPa，并且殼體介質(zhì)是不容易燃燒和爆炸的，更不容易揮發(fā)且有毒的。因此依據(jù)殼體壁厚為10mm[1]。

4.3 換熱器的封頭

選擇橢圓形封頭DN=600mm選擇甲型平焊法蘭PN=0.6 MPa，D=715mm、D1=680mm、D2=650mm、D3=640mm、D4= 637mm，壁厚等于32mm，d=18mm。

4.4 拉桿的數(shù)量與直徑的選擇

表1 拉桿直徑 mm

換熱器的外徑為25mm，因此拉桿直徑為16mm，因?yàn)橹睆降扔?00mm和16mm，結(jié)合表格可知拉桿數(shù)量為4個(gè)。

4.5 導(dǎo)流筒

在殼程流體進(jìn)出口的管板中一定存在一段流體無法達(dá)到的死角，以此一般在管束外提升導(dǎo)流筒，促使流體出入殼程過程中一定會(huì)經(jīng)過這一區(qū)域，提升傳遞熱量的效果。因?yàn)?，壓力過低一般都會(huì)應(yīng)用引導(dǎo)流筒[2]。

4.6 接管的選擇

殼程流筒進(jìn)入到接管處，獲取管內(nèi)液體流動(dòng)速度為2.4m/s，那么接管內(nèi)徑為

取接管的直徑為70mm。

管程流體進(jìn)入到接管處，獲取管內(nèi)液體流動(dòng)速度為2.0m/s，那么接管內(nèi)徑為

取接管的直徑為200mm。

5 結(jié)束語

總而言之，換熱器是工業(yè)換熱設(shè)備中重要的工作內(nèi)容，換熱器設(shè)計(jì)的優(yōu)劣將直接影響其未來長時(shí)間的安全性和發(fā)展性。在實(shí)際發(fā)展中，結(jié)合以往操作過程中存在的問題和需求進(jìn)行有效的分析，并且依據(jù)現(xiàn)階段市場環(huán)境和設(shè)備特點(diǎn)，提出有效的設(shè)計(jì)形式，以此滿足目前工業(yè)換熱設(shè)備需求，達(dá)到工作內(nèi)容的規(guī)定。

[1] 黃偉昌，王玉.管殼式換熱器設(shè)計(jì)要點(diǎn)綜述[J].管道技術(shù)與設(shè)備，2015，（6）.

[2] 程國強(qiáng).地源熱泵換熱器的分析與設(shè)計(jì)[D].杭州∶浙江大學(xué)，2015.

Research on the Design of Heat Exchanger

Li Lei-lei

The design of the heat exchanger is the key in the development of the energy industry，according to the development of practical industrial base，combined with the design of the heat exchanger，the analysis of the current industrial design for heat exchanger in the development of energy work，to provide an effective basis for actual industrial development.

heat exchanger；design；key point；industry

TK172

B

1003-6490（2017）02-0069-02

2017-02-12

李雷磊（1984—），男，寧夏銀川人，工程師，主要研究方向?yàn)殪o設(shè)備。