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换热器大凡策画央求

日期:2019-10-06 03:05 来源: 管式换热器

  换热器一般设计要求_冶金/矿山/地质_工程科技_专业资料。换热器的合理压力降:较高的压降值导致较高的流速,因此会导致较小的设备和较少的投资,但运行费用会增高,较低的允许压降值则与此相反。所以,应该在投资和运行费用之间进行一个经济技术比较

  定压比热容 在压强不变的情况下,单位质量的某种物质温度升高 1K 所需吸收的热量, 叫做该种物质的“定压比热容”,用符号 Cp 表示,国际制单位是:J/(kg·K)。 因为气体在压强不变的条件下,当温度升高时,气体一定要膨胀而对外作功, 除升温所需热量外,还需要一部分热量来补偿气体对外所作的功,因此,气体 的定压比热容比定容比热容要大些。 由于固体和液体在没有物态变化的情况下, 外界供给的热量是用来改变温度 的,其本身体积变化不大,所以固体与液体的定压比热容和定容比热容的差别 也不太大。因此也就不需要区别了。 知道密度怎么换算空气的定压比热容和常压体积比热容啊 【热容量】系统在某一过程中,温度升高(或降低)1℃所吸收(或放出)的热量 叫做这个系统在该过程中的“热容量”。如果在一定的过程中,当温度升高 ΔT 时,系 统从外界吸收的热量为 ΔQ,那么在该过程中该系统的热容量为 热容量的单位是焦耳/开。 系统的热容量与状态的转变过程有关。在提到系统或物 质的热容量时,必须指明状态的转变过程。系统的热容量还与它所包含的物质的质 量成正比,不同过程的热容量不同。 为计算简便,常用水当量的概念,如某系统的热容量与多少克水的热容量相等,即 称该系统的水当量为多少克。所以任何系统的热容量在数值上就等于它的水当量。 通常规定,系统吸收的热量为正值,而释放的热量为负值,故在系统吸收热量 引起温度升高时,热容量为正值。也有的系统,如饱和水蒸气,在温度升高时,释 放热量,故其热容量为负值。 【比热容】即比热。是单位质量物质的热容量。单位质量的某种物质,在温度升 高(或降低)1℃时所吸收(或放出)的热量,叫做这种物质的“比热容”。在国际单 位制中,比热的单位是焦耳/(千克· 开)(曾用的单位还有卡/(克· ℃)、千卡/(千 克· ℃)等)在国际单位制中,能量、功、热量的单位统一用焦耳,因此比热容的单 位应为 J/(kg· K)。 比热容是反映物质的吸热(或放热)本领大小的物理量。它是物质的一种属性。 任何物质都有自己的比热容,即使是同种物质,由于所处物态不同,比热容也不相 同。例如,水的比热容是 4.2×103J/(kg· K),而结成冰以后的比热容则为 2.1×103J/ (kg· K)。比热容是热学中一个重要概念。它涉及热量、温度、质量三个物理量间 的变化即 C= 压强和体积的变化,而有所不同。水的比热容,只有当温度从 14.5℃上升到 15.5℃时,它的比热容才等于 4.2×103J/(kg· K),在其他温度间隔,水的比热容不 一定等于 4.2×103J/(kg· K) 但由于差别很小,可不加考虑。其他物质在温度改变时, 比热容也有很小的变化。比热容表中所给的数值都是这些物质的平均值。气体的比 热容和气体的热膨胀有密切关系,在体积恒定与压强恒定时不同,故有定容比热容 和定压比热容两个概念。但对固体和液体,二者差别很小,一般就不再加以区分。 【定容比热容】在物体体积不变的情况下,单位质量的某种物质温度升高 1℃所 需吸收的热量,叫做该种物质的“定容比热容”。 【定压比热容】在压强不变的情况下,单位质量的某种物质温度升高 1℃所需吸 收的热量,叫做该种物质的“定压比热容”。因为气体在压强不变的条件下,当温度升 高时,气体一定要膨胀而对外作功,除升温所需热量外,还需要一部分热量来补偿 气体对外所作的功,因此,气体的定压比热容比定容比热容要大些。 换热器管程及壳程的流动阻力,常常控制在一定允许范围内。若计算结果超过 允许值时,则应修改设计参数或重新选择其他规格的换热器。按一般经验,对于液 体常控制在 104~105Pa 范围内,对于气体则以 103~104Pa 为宜。此外,也可依据 操作压力不同而有所差别,参考下表。 换热器的合理压力降:较高的压降值导致较高的流速,因此会导致较小的设备和 较少的投资,但运行费用会增高,较低的允许压降值则与此相反。所以,应该在投 资和运行费用之间进行一个经济技术比较。在下表中给出了常用的换热器的压降值, 可供计算时参考。 管壳式换热器、空冷器和套管式换热器 物 流 气体和蒸汽(高压) 气体和蒸汽(低压) 气体和蒸汽(常压) 蒸汽(真空) 蒸汽(真空塔冷凝器) 液体 F 型壳体,壳侧压降 压降 值 35 ? 70Kpa 15 ? 35Kpa 3.5 ? 14Kpa 3.5Kpa 0.4 ? 1.6Kpa 70 ? 170Kpa 35 ? 70Kpa(Max.){ ~ 板翅式换热器 物流 气体和蒸汽 液体 压降值 5 ? 20Kpa; 20 ? 55Kpa 对管壳式换热器也可按下表选取合理的压力降 操作情况 减压操作 低压操作 操作压力 P=0 ? 100Kpa(abs) P=0 ? 70Kpa(表) P=70 ? 1000Kpa(表) 中压操作(包括用泵) 较高压操作 P=1000 ? 3000Kpa(表) P=3000 ? 8000Kpa(表) 合理的压力降 P/10 P/2 35Kpa 35 ? 180Kpa 70 ? 250Kpa 其实不用这么复杂,一般换热器的压降要求是 0.35 公斤,如果介质为润滑油压降 要求为 1-2 公斤,其余特殊的压降要求业主方技术人员会提出的 对容器而言,压降是在同一腔体内的压力差,压差一般指不同腔体间的压力差 换热器压力降参考值表 操作压力 P(MPa) 0~0.1(绝压) 0~0.07(表压,下同) 0.07~1.0 1.0~3.0 3.0~8.0 压力降 ΔP(MPa) P/10 P/2 0.035 0.035~0.18 0.07~0.25 不管什么形式换热器,在传热的过程中,因为介质流过换热器的时候必然会有 一定的阻力,所以介质出口压力肯定低于原来的进口压力,进出口介质的压力差即 为换热器的压降;但是为了强化传热,我们会在流动通道内设置一些扰流元件,从 而增加湍动程度,进而达到强化传热,那么在强化的过程中,压力降就更大,所需 的动力就更大,所以绝对不能让压降太大,为了考虑成本和效益以及能量的损失, 就提出了允许压降,把压力降限制在某个范围内。当然,这没有什么绝对的,有时 必须有取舍。 容许压降往往是整个工艺要求的而不是换热器本身要求的,举例: 压力为 0.13 kPa(A)的液体,经过换热器后要进入蒸馏塔。蒸馏塔的压力是 0.11 MPa (A),那么换热器的压降就不能高于 0.02 MPa(A),否则换热后流体压力低,进不 了塔,要设泵,增加了设备不是很麻烦?尽量避免。压降低于 0.02 MPa(A),就是 这个换热器设计的硬性要求。 这种要求在工业设计中比比皆是,设计人员是从工艺全局看问题,提要求。 设备人员一般看不了这么远。 管壳式换热器允许压力降范围,按化工设备设计全书《换热器》的 P18 表 2-2 如下 换热器的操作压力 Pa 允许的压力降 Pa p<10^5(a) Δp=0.1xp p=0~10^5(g) Δp=0.05xp p=>10^5(g) Δp<5x10^4 p 这只给出的是大概范围,重要的是工艺计算来确定合理的满足单元操作的压力降。 根据钱颂文老师主编《换热器设计手册》 ,管壳式换热器的压降一般是控制: 工艺物流的压力 MPa 线 允许压力降 ΔP MPa 0.01 0.004-0.034 ≥0.034 (1)敏化处理:18-8 钢系列的奥氏体不锈钢在 450℃~850℃(此区间常称为敏化温 度)短时间加热,使其具有晶间腐蚀倾向。这是因为碳在奥氏体不锈钢中的溶解度 与温度有很大影响。奥氏体不锈钢在经 400℃~850℃的温度范围内(敏化温度区域) 时,会有高铬碳化物(Cr23C6)析出,当铬含量降至耐腐蚀性界限之下,此时存在 晶界贫铬,会产生晶间腐蚀,严重时材料能变成粉末。该方法一般只在不锈钢晶间 腐蚀试验时采用。 (2) 固溶热处理: 将奥氏体不锈钢加热到 1100℃左右, 使碳化物相全部或基本溶解, 碳固溶于奥氏体中,然后快速冷却至室温,使碳达到过饱和状态(碳已经稳定了, 没有能力和机会与铬形成高铬碳化物) 。 (3) 稳定化处理: 为避免碳与铬形成高铬碳化物, 在奥氏体钢中加入稳定化元素 (如 Ti 和 Nb) ,在加热到 875℃以上温度时,能形成稳定的碳化物。这是因为 Ti(或 Nb) 能优先与碳结合,形成 TiC(或 NbC) ,从而大大降低了奥氏体中固溶碳的浓度(含 量) ,起到了牺牲 Ti(或 Nb)保护 Cr 的目的。含 Ti(或 Nb)的奥氏体不锈钢(如: 1Cr18Ni9Ti,1Cr18Ni9Nb)经稳定化处理后比进行固溶热处理更具有良好的综合机 械性能。 (4)所以,有晶间腐蚀倾向的奥氏体不锈钢应进行固溶热处理或稳定化处理。; 从温度上来说 固溶处理 > 敏化处理 > 稳定化处理 三者热处理的目的也不一样! 通常采用 316L 的情况是由于有较高的耐蚀性要求和耐高温要求, 为了节省材料 降低成本,所以会选择采用复合板材料。复合板的消应理论上应按照基层的材料要 求进行,但是由于介质有较高的耐蚀性要求,所以为了避免材料在使用过程中发生 晶间腐蚀,通常采用降低热处理温度,延长保温时间的办法来消除应力,一般在 410-430 度,这样就可以避开其敏化区间。当然,如果介质没有腐蚀性,那热处理 就按照基层材料的要求进行。 哈氏 B-2 合金存在对抗晶间腐蚀性能有相当大影响的两个敏化区: 1200~1300℃ 的高温区和 550~900℃的中温区

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