翅片管式热交换器-1th.ppt

第三章高效间壁式热交换器 高效间壁式热交换器 翅片管式热交换器 是一种带翅的管式热交换器 可以有壳也可以没壳在动力 化工 制冷等工业中有广泛应用工业缺水及工业用水的环境污染问题日益突出 空气冷却器引起人们的重视许多化工厂中有90 以上冷却负荷由空冷器负担 翅片管式热交换器 1 构造和工作原理 可以仅由一根或若干根翅片管组成也可再配以外壳 风机等组成空冷器型式的热交换器翅片管是翅片管热交换器中的主要换热原件 翅片管由基管和翅片组合而成 翅片管式热交换器 1 构造和工作原理 基管有圆管 扁平管和椭圆管翅片类型多样 可以各自加在每根单管上 也可以同时与数根管子相连 翅片管式热交换器 空冷器是一种常见的翅片管热交换器 以空气为冷却介质 组成部分包括管束 风机和构架等 翅片管式热交换器 管束是空冷器的主要部分 由翅片管 管箱和框架组成 为一个独立的结构整体 翅片管式热交换器 低翅管 低肋螺纹管或螺纹管 热交换器是另一种型式 翅高2mm左右 肋化比小 约3 5 不适用于空气而适用于低沸点介质的冷凝或蒸发 微细肋管 国内称为DAC管 DAE管 翅片管式热交换器 特点 传热面积增加 比光管可增大2 10倍 可以促进流体湍流 传热系数比光管提高1 2倍结构紧凑并使金属消耗量降低翅片材料可与基管不同 材料的选择与利用更为合理维护费用只有水冷系统的20 30 翅片管式热交换器 2 翅片管的类型和选择对翅片管的要求是良好的传热性能耐温性能耐热冲击能力耐腐蚀能力易于清理尘垢压降较低 翅片管式热交换器 2 翅片管的类型和选择翅片按其在管子上排列方式可分纵向和横向两大类 可根据流体的流动方向及换热特点来选择 翅片管式热交换器 几种紊流式翅片 翅片管式热交换器 翅片管的制造方法整体翅片整体翅片铸造 机械加工或轧制而成无接触热阻 强度高 但需与基管材料相同 如低压锅炉的省煤器焊接翅片 应用广泛 翅片管式热交换器 翅片管的制造方法高频翅片高频发生器产生高频电感应使管子表面与翅片接触处产生高温而部分熔化 再加压 无焊缝 无焊料 制造简单 性能优良机械连接翅片 翅片管式热交换器 翅片管的基本几何尺寸包括基管外径和管壁厚翅片高度和翅片厚度增加翅片高度使翅片表面积增加 翅片效率下降 因而使有效表面积增加缓慢 翅片管式热交换器 翅片管的基本几何尺寸包括翅片距 大小取决于管外介质会影响到翅化面积的大小 但对管外对流换热系数的影响极小 对于空冷器 国产通常为2 3mm翅化比 大小取决于管内介质对流换热系数是指单位长度翅片管表面积与光管外表面之比 若管内介质对流换热系数小 则应选择小翅化比 翅片管式热交换器 翅化比 大小取决于管外介质对流换热系数 管外为空气 是指单位长度翅片管表面积与光管外表面之比 若管内介质对流换热系数小 则应选择小翅化比 若所选翅化比过大 则反而会使以翅化表面为基准的传热系数迅速降低 最佳值为17 28 我国高翅片比23 4 低翅片比17 1 翅片管式热交换器 管长 国内空冷器管长系列为3 4 5 6 9m四种 翅片管式热交换器 为获取最佳传热性能 国产翅片管管束常用等边三角形排列方式 翅片管式热交换器 翅片材料 有碳钢 不锈钢 铝及铝合金 铜及铜合金等基管材料 碳钢 铬钼钢 不锈钢 铝等 翅片管式热交换器 3 翅片管热交换器的传热计算与阻力计算1 传热量的计算 翅片管式热交换器 2 传热系数的计算单层翅片管 翅片管式热交换器 翅片管式热交换器 湿工况上述传热系数表达式适用于空气流过翅片管被加热或被冷却时 均不产生空气含湿量变化的情况 常称这种运行工况为干工况 若管内流体为进口文都低于10度的冷冻水 表冷器的管外表面温度会低于空气的露点 使空气在被冷却过程中结露而析出水分 并在翅片管翅片表面形成水膜 翅片管式热交换器 湿工况若管内流体为进口文都低于10度的冷冻水 表冷器的管外表面温度会低于空气的露点 使空气在被冷却过程中结露而析出水分 并在翅片管翅片表面形成水膜 这种伴有结露的空气被冷却过程 即减湿冷却的运行工况称为湿工况 翅片管式热交换器 湿工况中 翅片管外流体的对流换热热阻项乘以修正项1 翅片管式热交换器 3 换热系数和压力损失的计算空气横向流过圆管外环形翅片管束 贝列格斯和杨对是多种轧制的环形翅片管管外换热进行了实验研究 得出下式 误差在5 左右 翅片管式热交换器 对于低翅片管束 df db 1 2 1 6 db 13 5 16mm 翅片管式热交换器 对于低翅片管束 df db 1 2 1 6 db 13 5 16mm 翅片管式热交换器 对于高翅片管束 df db 1 7 2 4 db 12 41mm 翅片管式热交换器 翅片管式热交换器 4 空冷器的设计 1 干式空冷器的几个设计参数 1 管内流体温度热流体入口温度一般要求为120 130 左右 或以下如果温度低于60 80 以采用水冷器或湿式空冷器为宜 翅片管式热交换器 1 管内流体温度热流体出口温度是决定采用干式空冷器是否经济的一个重要指标现多采用 接近温度 即热流体出口温度和设计空气温度 即空冷器入口空气温度 之差 作为依据 炼油厂 接近温差最好大于20 25 至少大于15 电站 国外大多数为25 35 个别达到40 翅片管式热交换器 2 设计气温 空冷器设计时的入口空气温度是空冷器设计的最重要参数设计气温的选取方法有多种 根据我国情况 建议选择的设计气温值为每一年中只允许有5天的时间的实际气温会超过它 翅片管式热交换器 3 管排数目前通用的管排数是2 4 6 8排 以4 6排居多 一般空气温升应在15 20 以上 如设计中发现空气温升较小 则需要增加管排数 翅片管式热交换器 4 迎面风速vNF指空气通过迎风面的速度 迎风 面积AF为管束外框内壁以内的面积 即AF 管束宽 长 2 侧梁宽 长 当空气为标准状况时 20 1气压 取标准迎面风速一般1 4m s vNF 3 4m s 管排数少 取上限 排数多取下限当采用鼓风式空冷器时 可按下表选用 翅片管式热交换器 当采用鼓风式空冷器时 可按下表选用 翅片管式热交换器 5 翅片管的选用当管内对流换热系数大于2093W m2 时 采用高翅片管当管内对流换热系数在1163 2093W m2 时 采用高低翅片管均可当管内对流换热系数在163 1163W m2 时 采用低翅片管当管内对流换热系数低于163W m2 时 用光管比翅片管经济 或采用在管内表面装翅片的管 翅片管式热交换器 总体考虑 估算 造型选择 精确计算 1 总体考虑按给定条件 比较空冷还是水冷 有充分理由选择空冷选择空冷器结构型式 如鼓风式还是吸风式 水平式或斜顶式 直立式等选定流程 如空冷器与水后冷器或湿式空冷器的组合等 2 设计程序 翅片管式热交换器 总体考虑 估算 选型设计 精确计算 2 估算根据工艺条件 进行传热量Q的计算选定设计气温t1根据管内流体情况 选取传热系数试算管束中空气温升计算平均温差估算传热面积FO 由FO选取定型的空冷器 2 设计程序 翅片管式热交换器 总体考虑 估算 选型设计 精确计算 3 选型计算管排数选择由管排数选取标准迎面风速计算迎风面积选取管束 2 设计程序 翅片管式热交换器 总体考虑 估算 选型设计 精确计算 3 选型计算定管程 对液体w1 0 5 1 5m s 2 设计程序 翅片管式热交换器 总体考虑 估算 选型设计 精确计算 3 选型计算选风机 2 设计程序 翅片管式热交换器 总体考虑 估算 选型设计 精确计算 4 精确计算管内流体换热系数选取污垢热阻计算管壁热阻计算以光管外表面积为基准的换热系数计算传热系数计算传热平均温差计算以光管