表3-7 最大管程数
3.6 据不同的工艺条件来安排物流
下表从不同的工艺条件出发给出了换热器的一般选型准则。从换热器经济设计的角度考虑,对管、壳式换热器应首先着重考虑物流的安排问题,如果两流体温度交叉(即:高温流体的出口温度低于冷流体的出口温度),应考虑选流动型式为逆流的换热器。尽管对管壳式换热器可以选F型壳体,但因纵向隔板间会发生热量和流体泄漏,因此多数情况下不推荐使用此种型式的壳体。
表3–8工艺条件和物流的安排
3.7 冷却系统中换热器的选取 在许多工业过程中,产生的大量热量需要通过冷却系统来排出。过去经常以水作为冷却剂。随着工业的发展,冷却水需求量急剧增加,引起供水困难,因而发展了空气冷却。对一个化工系统,一般包括有水冷系统和空冷系统,或者是这两者的组合系统。当来自冷却器或冷凝器的工艺流体的出口温度较高时,应该考虑选择空气冷却器。通常空冷器比其它类型的换热器经济,设备回收期短,当工艺流体的出口温度高于大气环境温度15℃∼20℃或更高时,选择空冷器比较理想。当然对空冷器需做包括结构价格、耗电等因素等在内的综合费用分析。而使用水冷系统时也应考虑包括供水、处理、循环使用及废水处理等费用。根据技术经济比较,在气候适宜的地方,当工艺物料的最低温度大于65℃,选用空冷最为合适;而当工艺物料的最低温度小于50℃,则宜用水冷;在这两温度之间,则应作详细的经济分析,以确定用何种型式。一般来说,当工艺流体温度较低时,使用空冷器和管壳式水冷器的混合系统比较合理,通常高于60℃的部分热量用空冷器取走,其余部分热 量用水冷器取走。
3.7.1 选用空冷器的原则
1) 冷却水供应困难,水冷的运行费用过高;
2) 水冷引起结垢和腐蚀严重;
3) 水冷引起环境污染,特别是化工厂,将热水排入环境的热污染也应注意。
3.7.2 符合下列条件时,选用空冷更为有利:
1) 空气进口温度设计值<38℃
2) 热流体出口温度与空气进口温度之差>15℃
3) 有效对数平均温差≥40℃
4) 热流体凝固温度<0℃
5) 热流体出口温度的允许波动范围≥±3∼5℃
6) 管侧允许压力降>10kpa
7) 管内介质的传热膜系数<2300w/m2.K
8) 冷却水污垢系数>0.0002m2.℃/W
4 无相变物流换热器的选择
4.1 无相变流动的换热器应遵循表3-8中的通用规则。
4.2 在大多数情况下,单相流动可以选用特殊型式的换热器,这些换热器可以达到节省设备结构造价和降低能耗的目的。在设备选型时可参考下表中不同类型换热器的传热系数值。
常用换热器的总传热系数Kcal/(h.m2.℃)