影響冷凝器的傳熱因素有很多,包括冷凝物和冷卻介質、冷凝器的總傳熱系數(shù)和經驗值、壓力降、面積余量、冷凝傳熱效果等,下面將從這五點給大家詳細介紹一下,管式冷凝器的設計
影響冷凝器的傳熱因素有很多,包括冷凝物和冷卻介質、冷凝器的總傳熱系數(shù)和經驗值、壓力降、面積余量、冷凝傳熱效果等,下面將從這五點給大家詳細介紹一下,管式冷凝器的設計要點。
1.冷凝物與冷卻介質
從冷凝物來劃分,有可凝氣的全冷凝與含有不凝氣的部分冷凝(或稱冷凝冷卻)兩種情況,在煉油廠中部分冷凝較常見。有時在冷凝之前氣體需要先經過冷卻,或者飽和氣體冷凝之后,凝液需要過冷卻等,這與無相變換熱器的設計計算相同。
冷卻介質有冷卻水、空氣及工藝流體等,還有用氮、丙燒、氟利昂等做冷媒的,這些冷媒在冷凝器中主要是蒸發(fā)過程。與上述冷卻介質相應的冷凝設備有用水冷卻的冷凝器,用空氣冷卻的空冷器,以及與工藝流體換熱的換熱器等。在不回收熱量的情況下,一般都用空氣或水做冷卻介質。為了節(jié)省投資與操作費用,如條件適宜,宜首先選用空冷器。
冷卻水是較常用的冷卻劑,冷卻水一般走管程,以便于清理水垢。冷卻水在管內的流速一般在 1.5~2.0m/s 之間。如水壓有富余,流速還可以適當?shù)卦俑咭恍?,這樣對提高傳熱效率和降低水垢的生成速度都有好處。
冷卻水的進口溫度愈低愈好,但應比另一側流體中高冰點組分的冰點至少要高5℃;冷卻水的出口溫度不宜太高,否則會加快水垢的生成。對于經過良好凈化的新鮮水,出口水溫可到 45℃或稍高一些,對于凈化較差的新鮮水及循環(huán)水,建議出口水溫不超過40℃。另外在雙管程或多管程中出口水溫不應大于另一側流體的出口溫度,否則將出現(xiàn)反傳熱現(xiàn)象。
對于水垢熱阻,必須慎重選用,如水質較差,當所選用的水垢熱阻較低時,在夏季操作中將出現(xiàn)困難;如果水垢熱阻選用太高,傳熱面積就需要增加很多,這樣也并不定安全。例如在大型工廠中,因開工初期傳熱面積有富裕,當自動調節(jié)水量節(jié)約操作費用時,水的出口溫度就相應地提高了,這樣反而加快了水垢的生成,抵消了原來多余的傳熱面積。所以,不適當?shù)夭捎幂^高的水垢熱阻也是不合理的。
2.冷凝器總傳熱系數(shù)與經驗值
總傳熱系數(shù)中的熱阻包括殼程傳熱熱阻、管程傳熱熱阻、污垢熱阻和管壁熱阻。管壁熱阻的取值根據(jù)管子的材料和規(guī)格確定,管程、殼程的傳熱陽力只有在設備確定后才能采用相關的方法計算。因此,設計冷凝器時需先估選小個經驗總傳熱系數(shù)區(qū)值,根據(jù)此值估算換熱面積并選用型號,較后再核算傳熱系數(shù)是否與估選的數(shù)值相接近。如果核算結果不能滿足要求,就需要調整型號重新核算。
3.壓力降
冷凝器中冷凝過程的壓力降一般不大,對于單組分或冷凝溫降很小的冷凝,其壓力降可能更低。J型殼體的優(yōu)點是殼程壓力降較小,且具有較好的傳熱性能,它大量地用于冷凝器以及需要低壓力降的場合。
在中等壓力下,若凝液需用回流泵打人塔時,允許壓力降約為35kPa;若凝液由冷凝器自流回塔時,由于安裝高度的要求,壓力降不能太高,允許壓力降一般在7~14kPa左右。
4.面積余量
對于選定的冷凝器,其傳熱面積是定值,對冷凝過程的傳熱性能進行詳細核算后,得到了完成給定負荷所需要的傳熱面積值,如果此值小于給定值,則冷凝器能達到規(guī)定的工藝條件;反之,則不能滿足規(guī)定的工藝條件??紤]計算方法的準確性,冷凝器的設計面積余量一般以大于20%為宜。
5.冷凝傳熱效果
冷凝傳熱的復雜性,主要受不凝氣、氣體流速、氣流方向、液膜雷諾數(shù)、管排數(shù)等。關于這幾個影響因素,小編在另外一篇文章中,介紹過了,想要了解的,可跳轉到冷凝器傳熱的影響因素文章中詳細查看。