管壳式石墨换热器的传热分析
由传热过程分析可知,单位时间内传热量如下式所示:Φ = KA △tm
可见,增大传热面积A 、传热系数K 和平均温差△ tm 都可以增大传热量Φ 。
1 增大传热面积
(1) 合理优化结构,如采用合适的内外导流筒,增大有效传热面积。
(2) 增大传热的扩展表面,如在管内外增加肋片或翅片,提高单位容积内设备的换热面积来增强换热。
(3) 将管壳式石墨换热器串联增大换热面积。
2 增大传热平均温差
传热平均温差的大小主要由冷热两种流体的温度所决定,当两边流体均为变温的情况下,应当尽可能考虑从结构上采用逆流和接近逆流的流向以得到较大的△ tm 值。
3 增大传热系数
传热过程中,各热阻与总传热系数关系如下
式中: R ———总传热热阻, (m2·K)PW;
K ———总传热系数, WP(m2·K)
Ao ———管外的面积, m2 ;
hi ———管内的对流换热系数, WP(m2·K) ;
Ai ———管内的面积, m2 ;
Ri ———管内的污垢热阻, (m2·K)PW;
ho ———管外的对流换热系数, WP(m2·K) ;
Ro ———管外的污垢热阻, (m2·K)PW;
ηo ———肋面总效率(如果表面未肋化, 则η°= 1 ) ;
R w———管壁的导热热阻, (m2·K)PW。
要增大总传热系数,就要设法减小对K 值影响较大的项。如果污垢热阻较大时, 则应主要考虑如何防止或延缓垢层的形成或使污垢层清洗方便当hi 和ho 差别不大时,能同时提高两流体的对流换热系数; 而当两者差别较大时,要设法增大换热系数较小的一项。