板式换热器:该种形式的换热器进一步发展的趋势,将是提高操作温度和操作压力,设计大型板片以增大它的处理量,扩大它的使用范围,并采用新的结构材料和新的制造工艺。其中尤以研制新的垫片材料,改进密封结构,增强板片的刚度,以便提高操作温度和操作压力,扩大使用范围等,将是今后发展的重点。
螺旋板换热器的近期发展,将对其各种结构形式的换热器扩大其应用场合,同时,如何进一步提高其承压能力,增大处理量,并改进焊接工艺,以适应石油及化学工业的要求。
1.2 换热器的分类及其特点
在化工生产中,由于用途、工作条件和热载体的特性等的不同,对换热器提出了不同的要求,所以出现了各种不同形式和结构的换热器。
1.按作用原理或传热方式分类
(1)混合式换热器:它是利用两种换热流体的直接接触与混合的作用来进行热量交换的。混合式换热器操作的一个主要因素,就是要使两种流体的接触面积尽可能大,以促进它们之间的热量交换。为了获得更大的接触面积,可在设备中防止隔栅填料,有时也可把液体喷成细滴。此类设备通常做成塔状。
(2)蓄热式换热器:它是让两种温度不同的流体先后通过同一种固体填料的表面,首先让热流体通过,把热量蓄积在填料中,然后,当冷流体再通过时,将热量带走,这样在填料被加热和被冷却的过程中,进行着热流体和冷流体之间的热量传递。在使用这种换热器时,不可避免地会使两种流体有少量混合,且必然是成对的使用,即当一个通入热流体时,另一个则通入冷流体,并靠自动阀进行交替切换,使生产得以连续进行。
(3) 间壁式换热器:它是利用一种固体壁面将进行热交换的两种流体隔开,使它们通过壁面进行传热。这种形式的换热器使用最广泛。
2.按生产中使用目的分类
即分为冷却器、加热器、冷凝器、汽化器(或再沸器)和换热器等。
3.按换热器所用材料分类
一般可把换热器分成金属材料和非金属材料两类
1.3 列管式换热器的设计
本文研究的主要设计内容包括:总体方案确定、物性参数确定;热力计算、阻力计算;换热器整体结构设计 ;换热器细部结构(接管,折流板,法兰和管箱等)的设计;强度校核;画换热器及零部件图纸等。
热力设计指的是根据使用单位提出的基本要求,合理地选择运行参数,并根据传热学的知识进行传热计算。
阻力设计主要是计算压降,其目的就是为换热器的辅助设备—例如泵的选择做准备。当然,热力设计和阻力设计两者是密切关联的,特别是进行热力计算时常需从阻力设计中获取某些参数。
结构设计指的是根据传热面积的大小计算其主要零部件的尺寸,例如管子的直径、长度、根数、壳体的直径、折流板的长度和数目、隔板的数目及布置以及连接管的尺寸等等。
2 换热器热力计算
2.1物性参数计算
本文设计的是列管式固定管板式换热器,用于合成氨工艺中的余热回收并利用。所用的物料为水,稀氨水。通过内插法计算冷热流体的物性参数;通过试差法确定换热器的管数、内径、换热管长度、长径比、换热面积、传热系数、管壳程流速等,并进行热量、传热面积、压降的校核。
稀氨水中存在以下化学平衡:NH3+H2O↑ NH3•H2O
                          NH3•H2O NH4+ +OHˉ
稀氨水最多的是水,第二多的是氨。虽然氨极易溶于水,但最多也是1:700,一个是液体一个是气体,溶液中含量最多的还是水。氨水的电离度是很弱的,5%以下,大约3%。所以大部分氨溶于水后未电离,因此成分第二多的是氨。而其中的一水合氨很不稳定,见光受热易分解而又生成氨和水。因此,计算稀氨水各物性参数时,NH4+、OHˉ等组分的参数可忽略不计。在本文设计中将氨气和水的比例分别设为10%和90%。
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