ASPEN | 换热器流路分析

2024-10-31 20:46   江苏  

前言

使用折流板的换热器,其壳程流体的流动情况相当复杂。流路分析法(flow analysis或者stream analysis),假定壳程流体均是沿着某些独立的流道从一个折流板空间流向下一个折流板空间,假定这些流道是具有模拟摩擦因子的管道,利用经典的管网分析技术获得壳程流体在各个流道的流态分布。按照Tinker模型,壳程流体分为五股流路如下图所示。


正文展示

 


A流路折流板管孔与管子之间弧形间隙的泄漏流路流体流向平行于管束的轴线

A流路接近B流路可以与管束进行充分接触换热。

B流路垂直于管束的(横向流)流路流动方向垂直于管束的轴线

流路是管束换热的有效流路,越大越好

C流路管束外围与壳体内壁之间的旁路流,该流路占据了两个相邻折流板缺口之间所确定的螺旋形通道在可拆卸管束的换热器特别是浮头式换热器中此流路的流通面积可能很大

(C流路与管束部分接触,部分换热。

E流路折流板外缘与壳体内壁之间的泄漏流流体流向平行于管束的轴线。

(E流路与管束不接触,无效流路

F流路分程隔板处因为不布管在壳程中形成的旁路(穿流)(单壳程换热器中不存在此流路)。该流路位于与B流路平行的平面内

(F流路与管束部分接触,部分换热。

对换热过程的影响程度的排列顺序为:B>A>C、F>E



典型流路分数值



有文献指出,一般要求B流路分数大于0.6(湍流)或B流路分数大于0.4(层流),E流路分数小于0.15,A流路分数最好小于0.1,最大不超过0.2。如果B流路分数小于0.6,可能需要增大折流板间距。C值一般要求小于0.1,可通过增加旁路挡板或调试折流板数来降低其值。F流路分数等于0或接近0,若F流路分数过大,可调整管子排列方式,或者添加假管。各流路推荐值见表3-66和表3-67。


PS:对于壳程有相变的冷凝器其流路分析不重要



优化

B流路:

调整折流板间距、圆缺率。

A流路

1.修改折流板管孔与管壁间隙(参考GB151);
2.调整折流板间距、圆缺率

C流路

1.增加旁路挡板/密封条;
2.增加折流板数量。

PS:对于浮头式换热器旁路流较大一般需要设置旁路挡板

E流路

1.采用双弓形折流板;
2.增加折流板间距。

F流路

1.可通过管子排列方式解决;
2.分程隔板处使用密封(密封垫和密封杆);
3.添加假管
4.调整折流板缺口位置


调整折流板间距的影响:


调整折流板圆缺率的影响



路漫漫其修远兮,吾将上下而求索。——屈原


-END-



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