换热器设计如何选择适宜的流速

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流体流速的选择对换热器的设计和运行效果都具有重要意义,为了增大传热效果,进而提高传热系数,一般都希望参与传热的流体采用高的流速。同时流速提高了,可使结垢程度减轻、降低热阻,从而有利于传热。因此,当传递的热量一定时采用高的流速所需的传热面积就可减少,换热器的外形尺寸也较小,从而节约材料和制造费用。但流速过高,又会使通过换热器的压力降增大,使输送流体的动力消耗增加,从而提高操作费用。可见,要选取比较适宜的流速,需经过全面的分析比较才能确定。选择流速时,通常可从下列几方面考虑:

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1、所选择的流速要尽量使流体的流动处于湍湍流动状态,或至少使流体呈不稳定的过渡流状态流动,以保证换热设备在较大的传热系数下进行热量交换。在垂直管束流动下,一般希望流速大于过渡流时的流速,除非流体粘度很高,必须选用呈层流状态下的流速来避免产生过大的压力降。

2、高密度流体的摩擦动力消耗与传热速率相比一般较小,不起主要作用。因此适当提高流速是比较经济的。反之,对于低密度流体的传热,传热系数较低,克服流体阻力所需的动力消耗就相对较大,在考虑提高流速时就应注意其合理性。总之,所选择的流速产生的压力降不应超过换热器允许的压力降,通常换热器的压力降应不大于0.1MPa。

3、所选流速应不会导致流体动力的冲击,使换热管子振动和冲蚀,否则会大大缩短换热器的使用寿命。

4、所选流速应使管长或程数恰当。因为整根管子长度一般是6m,管子太长不但会因冷凝液的积聚而降低传热效果,而且不便于拆换和清洗管内污垢。而程数增加,则会使结构复杂化,且会使传热温差减小,从而降低传热效率。

5、所选流速还要使换热器有适宜的外形结构尺寸。

所以要选取最适宜的流速,在技术经济上需要全面的进行比较,在实际工作中要做到全面的比较并非容易,因此通常是参照工业生产中所积累的经验数据选取较为适宜的流速。



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