同一份冷凝任务,用螺纹管缠绕和用管壳式缠绕,算出来的换热面积不是一回事。给螺旋螺纹缠绕式冷凝器核面积时,要把这两种管型放在一起比:各自的面积从哪里来,在什么场合兑现得了。
先比几何面积与有效面积。管壳式的外表面就是换热面,几何面积与有效面积基本一致,核算可以直接按管长与管径来。螺纹管的外表面因肋片而增加,几何面积明显大于同规格管壳式;但螺纹根部与肋顶的换热条件不同,肋效率随肋高与材料导热变化,几何面积要按肋效率折算成有效面积,才是可用于计算的数。
再比传热系数与压降。螺纹在管外形成周期性扰动,贴壁的流动被一次次打乱,管外膜系数随之提高;同时流道截面变化,流速分布改变,压降上升。管壳式流道规整,系数低一些,面积要多给,但压降也低,对上游泵或风机的余量要求小。系数的提高与压降的增加是同一件事的两面,只看系数会低估螺纹一侧的运行代价。
冷凝排液上两种管型各有表现。螺纹有助于凝液导流与减薄液膜,冷凝系数高于管壳式;但凝液若在螺纹根部滞留,效果会反转,螺距与牙型要与凝液量匹配,凝液量大而螺距小的结构,排液不畅,面积的优势兑现不了。管壳式表面没有沟槽,凝液沿管壁连续流走,系数不如螺纹管,却没有根部滞留的顾虑。
结垢与清洗是两边差距拉开的地方。螺纹的凹槽容易沉积,垢层在凹处聚集后不易清洗,热阻上升快于管壳式;管壳式表面平整,沉积分布相对均匀,清洗也容易。面积按清洁状态核算,运行中垢层让有效面积逐渐下降,清洗周期短则面积可小,周期长则面积要给足。两种管型都要按实际可行的清洗周期取值,不要按理想周期取值,否则面积算得好看,运行中却频繁清洗。
制造与检修上,管壳式占了便宜。螺纹管的加工工艺要求高,管壁减薄处的强度要核算,损坏后的更换不如管壳式方便;管壳式加工与更换都简便,代价是同样能力下设备体积更大。螺纹带来的设备小型化,要与检修便利性放在一起权衡。
两套核算里都有不确定项要单独标注:冷凝温度与冷却介质温度的取值、污垢热阻的假设,螺纹一侧还多一项肋效率的取值。这些取值的不确定度直接传递到面积结果,取值依据写进核算书,日后能力不足时才分得清是设计偏差还是运行恶化。
两边的适用场合由此可以分开写。介质洁净、不易结垢,压降有余量,空间受限、需要设备紧凑,凝液量又与螺距匹配时,螺纹管一侧的面积优势兑现得了。介质含固或易结垢,压降紧张,清洗频繁或检修条件有限时,管壳式一侧更稳妥。
两种管型的面积并排算出来,再按介质洁净程度、凝液量和压降余量挑一侧采用。螺旋螺纹缠绕式冷凝器写进核算书的面积,应当是对照之后选定的那一侧,而不是两套算法里看着较小的那个数。
螺旋螺纹缠绕式冷凝器-换热面积
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