换热器设计说明书_换热器类型选择_冷凝器的设计(2)

所有的冷凝器都是把气体或蒸气的热量带走而运转过程设备在生产技术领域中的应用十分广泛，是在化工、炼油、轻工、交通、食品、制药、冶金、纺织、城建、海洋工程等传统部门所必需的关键设备，而换热设备则是广泛使用的一种通用的过程设备。在化工厂中，换热设备的投资约占总投资的10%～20%35%～40%[5]；在冷冻厂中用冷凝器来冷凝氨和氟利昂之类的致冷蒸气[6]。蒸发设备中的冷凝器利用冷却水将二次蒸汽冷却，它可分为两类,一类是间接式冷凝器一类是直接式冷凝器。间接式冷凝器也叫表面式冷凝器，包括列管式冷凝器,盘管式冷凝器及板式冷凝器。目前国内外的蒸发设备采用列管式冷凝器越来越多。这主要是因为列管式冷凝器有以下几方面的优点。冷却水不受二次蒸汽污染可以循环利用；由于水在冷凝器内是闭式循环没有水的冲击声，不象水力喷射器所使用的冷却水暴露在外面有水的冲击声；不受空间高度的约束限制，可立式安装也可卧式安装，不象大气式冷凝器受空间高度的限制 大气式冷凝器安装高度在10.5m以上 ，冷却效果也不比直接式冷凝器差，并便于自控，因此在蒸发设备中被广泛采用[7-8]。列管式冷凝器的应用已经有悠久的历史，而且列管式冷凝器被当作一中传统的标准的换热设备在很多工业部门中大量使用。

尤其在化工、石油、能源设备等部门所使用的换热设备中，列管式冷凝器仍处于主导地位，列管式冷凝器中所用的换热表面可以是简单的光管、带肋片的扩展表面或经开槽、波纹或其他特殊方式处理过的强化表面。本次毕业设计特针对这类冷凝器中的卧式壳程冷凝器的工艺设计以及结构设计进行介绍。1.2 冷凝器类型列管式冷凝器有卧式与立式两种类型，被冷凝的工艺蒸汽可以走壳程，也可以走管程。其中卧式壳程冷凝和立式管程冷凝是最常用的形式[9]。1.2.1 卧式壳程冷凝器如图1-1所示为卧式壳程冷凝器。壳程上初设有物流进出口接管外，还设有冷凝液排出口和不凝气排出口。壳程蒸汽入口处装有防冲板，以减少蒸汽对管束的直接冲击。但防冲板周围应留有足够的孔隙，以减小阻力。通常，其流通截面积应与蒸汽入口管截面积相同，而且其动压应不大于。壳程中的横向弓形折流板或支承板圆缺面可以水平或垂直安装，如图1-1所示。对于水平安装的折流板，为了防止流体短路，切去的圆缺高度不宜大于壳体内径35%，折流板间最小间距为壳体内径的35%，最大间距不宜大于壳体内径的2倍。为了便于排出冷凝液，折流板的下缘开有槽口。这种水平安装方式可以造成流体的强烈扰动，传热效果好。

对于垂直安装的折流板，为了便于排出冷凝液，应切去的圆缺高度为壳体内径的50%，且左右排列。不论弓形折流板的圆缺面是水平还是垂直安装，当被冷凝工艺蒸汽中含有不凝气时。折流板间距应随蒸汽冷凝而减小，以增强传热效果。当冷凝表面传热系数小时，在管外可以使用低翅管，翅高1-2mm。若要使冷凝液过冷，可以采用阻液形折流板。卧式壳程冷凝器的优点是压降小，冷凝冷却剂走管程便于清洗；缺点是蒸汽与凝液产生分离，难于全凝宽沸程范围的混合物。图1-1 卧式壳程冷凝器1.2.2 卧式管程冷凝器这种冷凝器的管程多是单程或双程。其中传热管长度和直径的大小，以及传热管的排列方式取决于管程和壳程传热的需要。管程采用双程时，冷凝液可以在管程之间引出，这样可以减少液相的覆盖面积也可以减小压降，同时，用减少第二程管数的方法使其保持质量流速不变。在这种冷凝器中，蒸汽与冷凝液的接触不好，因此对宽沸程蒸汽的完全冷凝是不适宜的。此外，由于冷凝液只是局部地注满管道，因此过冷度较低。1.2.3 立式壳程冷凝器如图1-2所示为一立式壳程冷凝器。壳程设置折流板或支承板，蒸汽流过防冲板后自上而下流动，冷凝液由下端排出冷却水。以降膜的形式在管内向下流动，因而冷却水侧要求的压力低；由于水的传热系数大，故耗水量少，但水的分配不易均匀，可在管口安装一水分配器，如图1-2所示。