| 換熱器或稱熱交換器，是工業(yè)生產(chǎn)中進行熱量傳遞的設(shè)備的統(tǒng)稱。它是化工、煉油、原子能以及其它許多工業(yè)部門中廣泛應(yīng)用的一種通用工藝設(shè)備。是石油，化工生產(chǎn)中重要的化工設(shè)備之一，它在石油，化工建廠總投資中約占20%，在全廠化工設(shè)備重量中約占40%其它如動力，原子能、冶金、食品、交通、家電等工業(yè)部門也有著廣泛的應(yīng)用。 一、換熱設(shè)備應(yīng)滿足的基本要求： 根據(jù)工藝過程或熱量回收用途的不同，換熱設(shè)備可以是加熱器，冷卻器，蒸發(fā)器，再沸器，余熱鍋爐，等，應(yīng)而設(shè)備的種類，型式很多。完善的換熱設(shè)備在設(shè)計或選型時應(yīng)滿足以上各項基本基本要求。 1．合理地實現(xiàn)所規(guī)定的工藝條件： 傳熱量、流體的熱力學(xué)參數(shù)（溫度、壓力、流量、相態(tài)等）與物理化學(xué)性質(zhì)（密度、粘度、腐蝕性等）是工藝過程所規(guī)定的條件。設(shè)計者應(yīng)根據(jù)這些條件進行熱力學(xué)和流體力學(xué)的計算，經(jīng)過反復(fù)比較，使所設(shè)計的換熱設(shè)備具有盡可能小的傳熱面積，在單位時間內(nèi)傳遞盡可能多的熱量。為此，具體的做法可以是： （1）增大傳遞系數(shù)： 在綜合考慮了流體阻力與不發(fā)生流體誘發(fā)振動的前提下，盡量選擇高的流速。 （2）增大平均溫度差： 對于無相變的流體，盡量采用接近逆流的傳熱方式。因為這樣不僅可增大平均溫度差，還有助于減少結(jié)構(gòu)中的溫度應(yīng)力。在條件容許時，可提高熱流體的進口溫度成降低冷流體的進口溫度。 （3）妥善布置傳熱面： 例如在管殼式換熱器中，采用合適的管間距或排列方式，不僅可加大單位時間內(nèi)安置的傳熱面積，還可改善流動特征。錯列管束的傳熱比并列管束的好。 如果換熱設(shè)備中的一側(cè)流體有相變，另一側(cè)流體為氣相，可在氣相一側(cè)的傳熱面上加翅片以增大傳熱面積，則有利于熱量的傳遞。 2．安全可靠 換熱器（設(shè)備）也是壓力容器，再進行強度、剛度、溫度應(yīng)力以及疲勞壽命計算時，應(yīng)該遵照相關(guān)的規(guī)定：GB150--98GB151—99：《鋼制管殼式換熱器》。這對保證設(shè)備的安全可靠起著很大的作用。 材料的選擇是一個很重要的環(huán)節(jié)，不僅要了解材料的機械性能和物理性能和屈服極限、zui小強度極限、彈性模量、延伸率、線膨脹系數(shù)，導(dǎo)熱系數(shù)等，還應(yīng)了解其在特殊環(huán)境中的耐電化學(xué)腐蝕、應(yīng)力腐蝕、點腐蝕的性能。受壓的與非受壓的部分、焊接的與非焊接的部分、設(shè)備的支承部分，在材料選擇上應(yīng)予以不同對待。 3．有利于安裝、操作與維修 直立設(shè)備的安裝費往往低于水平的或傾斜的設(shè)備。設(shè)備與部件應(yīng)便于運輸與裝拆，在廠房中移動時不會受到樓梯、梁、柱等的妨礙。根據(jù)需要可添置氣、液排放口，檢查孔與敷設(shè)保溫層。對于一臺的換熱設(shè)備，如果操作上出現(xiàn)一些波動，很可能難以控制操作，以致引起快速的結(jié)垢或部件的實效。故在設(shè)計時便應(yīng)提出相應(yīng)的對策，決不能讓換熱設(shè)備在操作時出現(xiàn)的問題轉(zhuǎn)嫁到下一個工序。對易結(jié)垢的換熱設(shè)備，如在流體中加入凈化劑，便可不必停工清洗。否則就應(yīng)采取快速清洗的辦法以縮短停工的時間。有時也可以將換熱設(shè)備分作兩個部分，當(dāng)一部分在清洗時，另一部分仍維持正常的運行。操作場地應(yīng)留有足夠的空間以便換熱設(shè)備在報廢之前可以將其內(nèi)件抽出在現(xiàn)場進行焊接、堵漏與修理。 4．經(jīng)濟合理 評定換熱器zui終的指標(biāo)是：在一定時間內(nèi)（通常為一年）固定費用（設(shè)備的購買費、安裝費等）與操作費（動力費、清洗費、維修費等）的總和為zui小。 當(dāng)設(shè)計或選型時，如果有幾種換熱器都能完成生產(chǎn)任務(wù)的需要，這一指標(biāo)壓為重要。 動力消耗費與流速的平方成正比，而流速的提高又有助于傳熱，因此存在一zui適宜的流速。 傳熱面上垢層的產(chǎn)生與增厚,使傳熱系數(shù)不斷降低，傳熱量隨之而減少，故有必要停止操作進行清洗。在清洗時不僅無法傳遞熱量，還要支付清洗費，這部分費用必須從清洗后傳熱條件的改善得到補償。因此還存在一zui適宜的運行周期。 嚴(yán)格的講,如果孤立的僅從換熱設(shè)備本身來進行經(jīng)濟核算以確定zui適宜的操作條件與zui適宜的尺寸是不夠全面的，是已整個系統(tǒng)全部設(shè)備為對象進行經(jīng)濟核算或設(shè)備的優(yōu)化。但要解決這樣的問題難度很大。當(dāng)影響換熱設(shè)備的各項因素改變后對整個系統(tǒng)的效益關(guān)系不大時，按照上述觀點單獨的對換熱設(shè)備進行經(jīng)濟核算仍然是可行的。 |
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