适于通入专业纯钛蒸发器管内空间(管程)的流体:(1)不清洁的流体:因为在纯钛蒸发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。
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纯钛蒸发器。纯钛蒸发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。
工业换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备,又称热交换器。纯钛蒸发器的应用广泛,日常生活中取暖用暖气散热器片、汽轮机装置中的凝汽器和航天火箭上油冷却器等,都是换热器。专业纯钛蒸发器还广泛应用于化工、石油、动力和原子能等工业部门。它的主要功能是保证工艺过程对介质所要求的特定温度,同时也是提高能源利用的主要设备之一。换热器既可是一种单独的设备,如加热器、冷却器和凝汽器等;也可是某一工艺设备的组成部分,如氨合成塔内的热交换器。由于制造工艺和科学水平的限制,早期的换热器只能采用简单的结构,而且传热面积小、体积大和笨重,蛇管壳式换热器等。随着制造工艺的发展,逐步形成一种管壳式换热器,它不仅单位体积具有较大的传热面积,而且传热效果也较好。
换热器温度控制过程有如下特点:纯钛蒸发器温度控制系统是由温度变送器、调节器、执行器和被控对象组成的闭合回路。被调参数经检测元件测量并由温度变送器转换处理获得测量信号,测量值与给定值的差值送入调节器,调节器对偏差信号进行运算处理后输出控制作用。纯钛蒸发器温度控制系统的工艺流程如下:冷流体和热流体分别通过换热器的壳程和管程,通过热传导,从而使冷流体的出口温度升高。冷流体通过循环泵流经换热器的壳程,出口温度稳定在设定值附近。热流体通过多级泵流经换热器的管程,与冷流体热交换后流回蓄水池,循环使用。从控制任务要求可知,换热器温度控制系统是单点、恒值控制。且题目要求用单回路控制系统,控制范围和控制精度要求一般,功能上无特殊要求,采用广泛使用的PID控制。
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