此处,管程流体为冷却水,易结垢,选用φ25mm×2.5mm的管子,材料为20号钢。
(2) 流体流速的选择
流体在壳程或管程中的流速增大,不仅对流传热系数增大,也可减少杂质沉积或结垢,但流体阻力也相应增大。故应选择适宜的流速,通常根据经验选取。工业上常用的流速范围见表2.3和表2.4,可供设计时参考。
表2.3 列管换热器内常用的流量范围
液体种类 流速/m•s-1
管程 壳程
低粘度液体 0.5~0.3 0.2~1.5
易结垢液体 >1 >0.5
气体 5~30 3~15
表2.4 不同黏度液体在列管换热器中的流速(在钢管中)
液体黏度/mPa•s 最大流速/m•s-1 液体黏度/mPa•s 最大流速/m•s-1
>1500 0.6 100~35 1.5
1000~500 0.75 35~1 1.8
500~100 1.1 <1 2.4
根据上表,以及流体流程情况,初步选择管内流速为u=1m/s。
(3) 管程数和传热管数
依据传热管内径和流速确定单程传热管数ns:
按单程管计算,所需的传热管长度为: (2.6)
按单程管设计,传热管过长,宜采用多管程结构。国标GB151推荐的传热管长度为1.0,1.5,2.0,2.5,3.0,4.5,6.0,7.5,9.0,12.0mm。在选择管长时应注意合理利用材料,还要使换热器具有适宜的长径比。列管式换热器的长径比可在4~25范围内,一般情况下为6~10,竖直放置的换热器,长径比为4~6。现取传热管长 。
则该换热器管程程数为
传热管总根数
(4) 传热管排列和分程方法
管板上管子的排列方法常用的有等边三角形(即正三角形排列)、正方形直列和正方形错列等,如图2.1所示。
图2.1 换热管排列方式
正三角形排列较紧凑,对相同壳体直径的换热器排的管子较多,传热效果也较好,但管外清洗较困难;正方形排列则管外清洗方便,适用于壳程流体易结垢的情况,但其对流传热系数小于正三角形排列的,若将管束斜转45°安装,可适当增强传热效果。管间距(管中心的间距)t与外管径d的比值,焊接时为1.25,胀接时为1.3~1.5。
此处采用按组合排列,即管程隔板两侧采用正方形排列,其他采用三角形排列[3]。 换热管采用 的无缝钢管。
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