换热器的运行中涉及工艺过程中的热量交换、热量传递和热量变化,过程中如果热量积累,造成超温就会发生事故。化工生产中换热器是应用最广泛的设备之一,其特征如表3—2所示。
选择换热器形式时,要根据热负荷、流量的大小,流体的流动特性和污浊程度,操作压力和温度,允许的压力损失等因素,结合各种换热器的特征与使用场所的客观条件来合理选择。
目前,国内使用的管壳式换热器系列标准有:固定管板式换热器(JB/T 4715—92)、立式热虹吸式再沸器(JB/T 4716—92)、钢制固定式薄管板列管换热器(HG 21503—92)、浮头式换热器、冷凝器(JB/T 4714—92)、U形管式换热器(JB/T 4717—92)。设计时应尽量选用系列化的标准产品,这样可以简化设计过程。其选用的大体程序如下。
收集数据(如流体流量,进、出口温度,操作压力,流体的腐蚀情况等);计算两股流体的定性温度,确定定性温度下流体的物性数据,如动力黏度、密度、比热容、热导率等;根据设计任务计算热负荷与加热剂(或冷却剂)用量;根据工艺条件确定换热器类型,并确定走管程、壳程的流体;计算平均温差ATm一般先按逆流计算,待后再校核;由经验初估传热系数K估; 由A估=Q/(K估△Tm)计算传热面积A估;查找有关资料,在系列标准中初选换热器型号,确定换热器的基本结构参数;分别计算管、壳程传热膜系数,确定污垢热阻,求出传热系数K,有关图表查温度校正系数Ф;由传热基本方程计算传热面积A=Q/(KФ△Tm),使所选的换热器的传热面积为A的1.15—1.25倍;计算管、壳程压力降,使其在允许范围内。