换热器选型时需要考虑的因素很多,主要是流体的性质;压力、温度及允许压力降得范围;对清洗、维修的要求;材料价格;使用寿命等。本项目选用目前应用广泛的冷水机蒸发器。冷水机蒸发器中常用的是固定管板式和浮头式两种。一般要根据物流的性质.流量、腐蚀性、允许压降、操作温度与压力、结垢情况和检修清洗等要素决定选用列管换热器的型式。从经济角度看,只要工艺条件允许,应该优先选用固定管板式换热器。但遇到以下两种情况时,应选用浮头式换热器。①壳壁与管壁的温差超过 70C;壁温相差50~70C。而壳程流体压力大于0.6MPa时,不宜采用有波形膨胀节的固定管板式换热器。②壳程流体易结垢或腐蚀性强时不能采用固定管板式换热器。综合考虑本次设计任务及制造、经济等个方面,本次设计主要采用浮头式和固定管板式换热器。
随着现代工业的迅速发展,以能源为中心的环境、生态等问题日益加剧。世界各国在寻找新能源的同时,也更加注重了节能新途径的研发。强化传热技术的应用不但能节约能源、保护环境,而且能大大节约投资成本。冷水机蒸发器是化工、炼油、动力、食品、轻工、原子能、制药、航空及其他许多工业部门广泛使用的一种通用工艺设备。据统计,在现代化学工业中所用冷水机蒸发器的投资大约占设备总投资的30%在炼油厂中换热器占全部工艺设备的40%左右,海水淡化工艺装置则几乎全部是由换热器组成的。上个世纪70年代初发生的世界性能源危机,有力地促进了传热强化技术的发展。因此,研究换热设备有着相当重要的意义。
干式壳管式蒸发器的优点:(1)充液量少,为管内容积的40%左右;(2)受制冷剂液体静压力的影响较少;(3)排油方便(4)载冷剂结冰不会胀裂管子;(5)制冷剂液面容易控制;(6)结构紧凑。冷水机蒸发器缺点:制冷剂在冷水机蒸发器换热管束内供液不易均匀;弓形折流板制造与装配比较麻烦;载冷剂在折流板孔和换热管间、折流板外周与筒体间容易产生泄漏旁流,从而降低传热效果。 板式换热器具有如下特点:1)体积小,结构紧凑,比同样传热面积的壳管式换热器体积小60%;2)总传热系数高,约为2000~3000W/(m2K);3)流速小,流动阻力损失小;4)能适应流体间的小温差传热,可降低冷凝温度,提高制冷压缩机性能;5)制冷剂充注量少;(6)质量轻,热损失小。
适于通入工业冷水机蒸发器管内空间(管程)的流体:(1)不清洁的流体:因为在冷水机蒸发器管内空间得到较高的流速并不困难,而流速高时,悬浮物不易沉淀,且管内空间也易于清洁。(2)体积小的流体:因为管内空间的流动截面往往比管外空间的流动截面小,流体易于获得必要的理想流速,而且也便于做多程流动。(3)有压力的流体:因为管子承压能力强,而且简化了壳体的密封要求。(4)腐蚀性强的流体:因为只有管子及管箱才需要用耐腐蚀的材料,而壳体及管外空间的所有零件均可用普通材料制造,所以可以降低造价。此外,在管内空间装设保护用的衬里或覆盖层也比较翻遍,并容易检查。(5)与外界温差较大的流体:因为可以减少热量的散失。
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