缠绕管换热器的特点及设计计算

缠绕管换热器的特点

缠绕管式换热器用作氮气液化主低温换热器是其自身的特点决定的:

1、管内介质以螺旋方式流动,壳程介质逆流横向交叉通过绕管,换热器层与层之间换热管反向缠绕,管、壳程介质以纯逆流方式进行传热,即使在较低的雷诺数下其流动形态也为湍流,换热系数较高;

2、多种介质共存于一台缠绕管式换热器进行传热时,由于其传热元件为圆管,缠绕管式换热器对不同介质之间的压差和温  差限制要求较小,降低了生产装置的操作难度,提高了设备的安全性;

3、结构相对紧凑、耐高压且密封可靠、热膨胀可自行补偿;

4、易实现大型LNG液化作业。               

      美国空气产品化学工程公司( air product s)是LNG领域SWHE的供货商,在1977～2008 年间,为79 套LN G 装置(其液化能力累计达到2. 3 ×108 t/ a)生产了缠绕管式换热器。德国林德(Linde) 公司在近5 年内一共生产了累计金属重量达到3 120 t的多股流缠绕管式换热器应用于LN G工厂。缠绕管式换热器的关键技术主要有:  

（1）.结构:缠绕管式换热器的结构和工艺条件紧密联系在一起,合理分配液化段和过冷段的热负荷,使液化段和过冷段相对协调;结合特大型换热器的载荷分配以及换热管相对较软的特性,采用足够刚度的中心筒,从设计上保证缠绕的均匀性。组合设计技术的充分应用使“冷塔”结构合理;管壳程及物料进出口位置的合理选择,使流体的分布更均匀;多管板结构的应用使结构进一步优化。

（2）.材料:由于大型氮气 液化工厂的热负荷都是数十乃至数百兆瓦级的,再加上低温要求,目前适用的材料只有两种:奥氏体不锈钢和铝合金。换热面积2×104  以下的缠绕管式换热器换热管还可以考虑采用薄壁奥氏体不锈钢材料,2 ×104  以上的缠绕管式换热器换热管基本采用铝合金材料。全奥氏体不锈钢材料的缠绕管式换热器制造起来相对简单,若换热管采用铝镁合金管则面临着几个问题: ①超长型铝镁合金换热管的国产化; ②换热器其他受压元件的选材及其与换热管的适应性; ③管板的复合技术研究,在常温下成形后复合管板的低温机械性能研究以及管板过渡层材料厚度的研究; ④精密冲压内件的成型技术研究,保证对换热管的零损伤。

换热器的设计计算

      在设计一个热交换器时，从收集原始资料开始，到正式绘出图纸为止，需要进行一系列的设计计算工作，这种计算一般包括下列几个方面的内容：

1.热计算根据给出的具体条件，例如热交换器的类型，流体的进、出口温度，压力，它们的物理化学性质，在传热过程中有无相变等等，求出热交换器的传热系数，进而算出传热面积的大小。

2.结构计算根据传热面积的大小计算热交换器主要部件和构件的尺寸，例如管子的直径、长度、根数，壳体的直径，纵向隔板和折流板的尺寸和数目，分程隔板的数目和布置，以及连接管尺寸等等。

3.流动阻力计算进行流动阻力计算的目的在于为选择泵或风机提供依据或者核算其压降是否在限定的范围之内。当压降超过允许的数值时，则必须改变热交换器的某些尺寸，或者改变流速等。

4.强度计算热交换器各部件尤其是受压部件（如壳体）的应力大小，检查其强度是否在允许范围内，对于在高温高压下工作的热交换器，更不能忽视这一步。

5.在热交换器向着大型化发展并对传热进行强化的情况下，有可能因流体的流速过高而引起强烈的振动，严重时甚至可使整个热交换器遭到破坏。因而在设计热交换器时，还必须对其振动情况进行预测或校核，判断有无产生强烈振动的可能，以便采取相应的减振措施，保证安全运行。

缠绕管式换热器具体计算内容

      对于缠绕管式换热器的设计计算过程主要有以下几部分组成：

1.根据工艺流程图进行介质参数的确定;  

2.通过查询NIST程序确定各介质的性能参数及不同压力状态下各介质的状态;  

3.根据各级吸热和放热平衡求出各级介质的质流量和制冷量;  

4.求出换热器对外换热的散热量并进行质流量校核;  

5.确定换热系数，换热面积和所需的缠绕管束个数;  

6.对管束进行布置和排列,并求出各管束的压力降损失;  

7.进行外壳的设计计算与校核验证。

     螺旋缠绕管式换热器询价电话18678145877田经理