Faktor yang perlu dipertimbangkan dalam reka bentuk penukar haba shell dan tiub

Terdapat banyak jenis peralatan pertukaran haba, dan untuk setiap keadaan pemindahan haba tertentu, model peralatan yang paling sesuai boleh diperoleh melalui pemilihan pengoptimuman. Jika model peralatan ini digunakan dalam keadaan lain, kesan pemindahan haba mungkin banyak berubah. Oleh itu, memilih jenis penukar haba untuk keadaan operasi tertentu adalah tugas yang penting dan kompleks. Faktor berikut patut dipertimbangkan dalam reka bentuk penukar haba shell dan tiub.
1. Pemilihan halaju aliran
Kadar alir adalah pembolehubah penting dalam reka bentuk penukar haba. Meningkatkan kadar aliran meningkatkan pekali pemindahan haba, manakala penurunan tekanan dan penggunaan kuasa juga meningkat dengan sewajarnya. Jika cecair pam digunakan, ia harus dipertimbangkan untuk menggunakan penurunan tekanan sebanyak mungkin pada penukar haba dan bukannya injap pengawal selia. Ini boleh bergantung pada peningkatan kadar aliran untuk meningkatkan kecekapan pemindahan haba.
Terdapat dua faedah untuk menggunakan kadar aliran yang lebih tinggi: pertama, ia meningkatkan pekali pemindahan haba keseluruhan, dengan itu mengurangkan kawasan pemindahan haba; Yang kedua adalah untuk mengurangkan kemungkinan menghasilkan kotoran pada permukaan paip. Tetapi ia juga meningkatkan rintangan dan penggunaan kuasa dengan sewajarnya, jadi perbandingan ekonomi diperlukan untuk akhirnya menentukan kadar aliran yang sesuai.
Di samping itu, apabila memilih halaju aliran, keperluan struktur juga mesti dipertimbangkan. Untuk mengelakkan haus dan lusuh peralatan yang teruk, kadar aliran yang dikira tidak boleh melebihi kadar aliran empirikal maksimum yang dibenarkan.
2. Pilihan untuk membenarkan penurunan tekanan
Memilih penurunan tekanan yang lebih besar boleh meningkatkan kadar aliran, dengan itu meningkatkan kecekapan pemindahan haba dan mengurangkan kawasan pemindahan haba. Walau bagaimanapun, penurunan tekanan yang ketara juga meningkatkan kos operasi pam. Nilai penurunan tekanan yang sesuai perlu ditentukan dengan melaraskan saiz peralatan berulang kali dan mengoptimumkan pengiraan berdasarkan jumlah kos tahunan penukar haba.
Dalam kebanyakan peranti, mungkin didapati bahawa rintangan haba pada satu bahagian adalah lebih tinggi dengan ketara daripada pada bahagian lain, dan rintangan haba bahagian ini menjadi rintangan haba kawalan. Rintangan haba bahagian cangkerang boleh dikawal dengan menambah bilangan plat penyekat atau mengurangkan diameter cangkerang untuk meningkatkan halaju aliran bendalir pada bahagian cangkerang dan mengurangkan rintangan haba pemindahan haba. Walau bagaimanapun, mengurangkan jarak antara plat penyekat adalah terhad dan secara amnya tidak boleh kurang daripada 1/5 diameter cangkerang atau 50mm. Apabila rintangan haba bahagian tiub adalah bahagian kawalan, meningkatkan kematangan tiub adalah bergantung kepada untuk meningkatkan halaju aliran bendalir.
Apabila berurusan dengan bahan likat, jika bendalir berada dalam aliran laminar, bahan akan diangkut melalui bahagian cangkerang. Oleh kerana kecenderungan aliran bendalir bergelora di bahagian cangkang, kadar pemindahan haba yang lebih tinggi boleh dicapai, dan kawalan penurunan tekanan juga boleh dipertingkatkan.
3. Penentuan bendalir dalam proses cangkerang dan tiub
Terutamanya berdasarkan tekanan operasi dan suhu bendalir, penurunan tekanan yang ada, struktur dan ciri-ciri kakisan, serta pemilihan bahan peralatan yang diperlukan, laluan yang sesuai untuk bendalir dipertimbangkan. Faktor-faktor berikut boleh dipertimbangkan semasa memilih:
Bendalir yang sesuai untuk proses paip termasuk air, wap air, atau cecair yang sangat menghakis; Cecair toksik; Mudah untuk menstruktur cecair; Cecair operasi suhu tinggi atau tekanan tinggi, dsb.
Bendalir yang sesuai untuk proses cangkerang ialah pemeluwapan sulingan atas; Pemeluwapan dan pendidihan semula hidrokarbon; Bendalir dikawal oleh penurunan tekanan dalam kelengkapan paip; Bendalir dengan kelikatan tinggi, dsb.
Selepas keadaan di atas dihapuskan, pemilihan laluan mana yang harus diambil oleh medium harus memberi tumpuan kepada meningkatkan pekali pemindahan haba dan memanfaatkan penurunan tekanan sepenuhnya. Disebabkan oleh fakta bahawa aliran medium di bahagian shell terdedah kepada pergolakan (Re Lebih besar daripada atau sama dengan 100), secara amnya adalah berfaedah untuk melepasi cecair dengan kelikatan tinggi atau kadar aliran rendah, iaitu cecair dengan nombor Reynolds rendah, melalui bahagian cangkang.
Sebaliknya, jika bendalir boleh mencapai pergolakan di bahagian tiub, adalah lebih munasabah untuk mengatur bahagian tiub. Jika mempertimbangkan dari perspektif penurunan tekanan, secara amnya munasabah untuk mempunyai nombor Reynolds yang rendah untuk pas shell.
4. Penentuan suhu pertukaran haba akhir
Suhu akhir pertukaran haba biasanya ditentukan oleh keperluan proses. Apabila suhu akhir pertukaran haba boleh dipilih, nilainya mempunyai kesan yang ketara ke atas rasional ekonomi penukar haba. Apabila suhu keluar cecair panas adalah sama dengan cecair sejuk, kecekapan penggunaan haba adalah yang tertinggi, tetapi perbezaan suhu pemindahan haba berkesan adalah yang paling kecil dan kawasan pemindahan haba adalah yang terbesar.
Di samping itu, apabila menentukan suhu salur keluar logistik, adalah tidak diingini untuk mempunyai persilangan suhu, di mana suhu salur keluar cecair panas adalah lebih rendah daripada salur keluar cecair sejuk.
5. Pemilihan Struktur Peralatan
Untuk keadaan proses tertentu, langkah pertama ialah menentukan bentuk peralatan, seperti memilih bentuk kepingan tiub tetap atau bentuk kepala terapung. Rujuk Jadual 1-7 di bawah
Dalam proses reka bentuk penukar haba, matlamat keseluruhan untuk meningkatkan pemindahan haba boleh diringkaskan sebagai: mengurangkan saiz penukar haba di bawah kapasiti pemindahan haba yang diberikan; Meningkatkan prestasi penukar haba sedia ada; Kurangkan perbezaan suhu cecair kerja yang mengalir; Atau kurangkan kuasa pam.
Proses pemindahan haba merujuk kepada proses dua cecair bertukar haba melalui dinding peranti keras. Mengikut mod pemindahan haba bendalir, ia pada asasnya boleh dibahagikan kepada dua jenis: perubahan bukan fasa dan perubahan fasa. Penyelidikan untuk meningkatkan teknologi pemindahan haba tanpa proses perubahan fasa secara amnya menggunakan langkah-langkah yang sepadan berdasarkan kawalan bahagian rintangan haba:
Jika mengembangkan permukaan dalam atau luar tiub digunakan; Menggunakan objek asing yang dimasukkan ke dalam tiub; Tukar bentuk komponen sokongan untuk berkas; Menambah bahan tambah takat didih rendah tidak boleh campur dan kaedah lain untuk meningkatkan kecekapan pemindahan haba.