换热器选型时需要考虑的因素很多,主要是流体的性质;压力、温度及允许压力降得范围;对清洗、维修的要求;材料价格;使用寿命等。本项目选用目前应用广泛的海水冷凝器。海水冷凝器中常用的是固定管板式和浮头式两种。一般要根据物流的性质.流量、腐蚀性、允许压降、操作温度与压力、结垢情况和检修清洗等要素决定选用列管换热器的型式。从经济角度看,只要工艺条件允许,应该优先选用固定管板式换热器。但遇到以下两种情况时,应选用浮头式换热器。①壳壁与管壁的温差超过 70C;壁温相差50~70C。而壳程流体压力大于0.6MPa时,不宜采用有波形膨胀节的固定管板式换热器。②壳程流体易结垢或腐蚀性强时不能采用固定管板式换热器。综合考虑本次设计任务及制造、经济等个方面,本次设计主要采用浮头式和固定管板式换热器。
什么是海水冷凝器?海水冷凝器具有怎样的产品特性?由环境温度来决定,环境温度越高,那么冷凝温度也越高。一般地,采用风冷冷凝器,冷凝温度比环境温度高7~12℃,7~12℃这个值我们称为换热温差。冷凝温度越高,制冷机组的制冷效率就会越低,所以我们就要控制这个换热温差不应太大。但是如果要使换热的温差太小,那么风冷冷凝器的换热面积及循环的风量就要越大,风冷冷凝器的造价成本就越高。温度极限不高于55℃,不低于20℃。通常情况下,环境温度超过42℃的地区都不建议采用风冷冷凝器。所以是否可选择风冷冷凝器,首先要确认环境温度。一般设计风冷制冰机时,必须要求客户提供当地全年最高的环境干球温度。
循环型(非膜式)海水冷凝器中央循环管截面积一般为加热管总截面积的40~100%,循环速度:0.4~0.5m/s以下,适宜用于处理结垢不严重、腐蚀性小的溶液。悬筐式海水冷凝器的环形截面积一般为加热管总截面积的100150%,循环速度:1.0~1.5m/s之间,适宜用于蒸发有晶体的溶液。缺点是设备耗材量大、占地面大、加热管内的溶液滞留量大。列文蒸发器:循环管截面积一般为加热管总截面积的200350%,阻力小,循环速度高达2.0~3.0m/s,适宜处理晶体析出或易结垢的溶液。强制循环蒸发器:循环速度高达2.0~5.0m/s。处理粘度大、易结沟或易结晶的溶液。升膜蒸发器:加热管长径比为100~150,管径为25~50m。二次蒸汽在加热管内的速度为20~50m/s,减压下为100~160m/s 处理蒸发量较大的稀溶液以及热敏性或生泡的溶液。不适合处理易结晶、易结垢或粘度特大的溶液。
1、根据物料性质选择海水冷凝器种类。比如根据物料是否易结垢结疤选择膜式蒸发器或强制循环蒸发器。2、根据物料的初始浓度和处理量选择海水冷凝器的型式。假如初始浓度较低,处理量较大,可选择多效蒸发器或者mvr蒸发器。3、根据物料对温度的敏感性选择蒸发器的类型。对于热敏性物料,可根据具体情况选用膜式蒸发器或者刮板薄膜蒸发器,或者调整蒸汽和物料的流向。4、根据物料的沸点进行选择。沸点升高在蒸发操作中是一个关键参数,影响着蒸发器的选择,如物料沸点升高值过高,就必须采用高真空操作。5、根据客户的投资情况和厂房条件来选择。客户对投资不敏感的条件下,尽量选用节能高效的蒸发装置,如多效或mvr蒸发装置。
换热器管有会结垢是因为海水冷凝器大多是以水为载热体的换热系统,由于某些盐类在温度升高时从水中结品析出,附着于换热管表面,形成水垢。在冷却水中加入聚磷酸盐类缓冲剂,当水的PH值较高时,也可导致水垢析出。初期海水冷凝器形成的水垢比较松软,但随着垢层的生成,传热条件恶化,水垢中的结晶水逐渐失去,垢层即变硬,并牢固地附着于换热管表面上。此外,如同水垢一样,当换热器的工作条件适合溶液析出品体时,换热管表面上即可积附由物料结晶形成的垢层;当流体所含的机械杂质有机物较多、而流体的流速又较小时,部分机械杂质或有机物也会在换热器内沉积,形成疏松、多孔或胶状污垢。
适于通入工业海水冷凝器管内空间(管程)的流体:(1)不清洁的流体:因为在海水冷凝器管内空间得到较高的流速并不困难,而流速高时,悬浮物不易沉淀,且管内空间也易于清洁。(2)体积小的流体:因为管内空间的流动截面往往比管外空间的流动截面小,流体易于获得必要的理想流速,而且也便于做多程流动。(3)有压力的流体:因为管子承压能力强,而且简化了壳体的密封要求。(4)腐蚀性强的流体:因为只有管子及管箱才需要用耐腐蚀的材料,而壳体及管外空间的所有零件均可用普通材料制造,所以可以降低造价。此外,在管内空间装设保护用的衬里或覆盖层也比较翻遍,并容易检查。(5)与外界温差较大的流体:因为可以减少热量的散失。
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