[发明专利]一种螺旋折流板管壳式换热器的设计方法

摘要

一种螺旋折流板管壳式换热器的设计方法，首先，通过参考螺旋折流板管壳式换热器使用与螺旋折流板管壳式换热器几何结构参数有关的修正因子对流体掠过理想管束的阻力及换热关联式进行修正后获得了计算螺旋折流板管壳式换热器壳侧压降及换热系数的方法，随后在此基础上，采用弓形折流板管壳式换热器设计所广泛使用的Bell－Delaware设计方法，提出了根据已知的热力参数，进行螺旋折流板管壳式换热器工艺几何参数设计的方法。根据本发明中的设计方法，可以更准确而高效的设计出满足给定热负荷任务所需的换热器，设计效率和准确度高，所设计的换热器性能更贴近设计任务所要求达到的性能，大大减少原料与成本浪费。

主权项

1、一种螺旋折流板管壳式换热器的设计方法，其特征在于：1)根据已知热力参数确定热负荷；2)根据介质的腐蚀性、粘度、结垢性确定换热器内管束布置形式；3)根据换热器进出口温度及换热器内管束布置形式计算对数平均温差，并计算出所需的各物性参数；4)预估换热器的总传热系数，并根据已知的热负荷初算换热器所需的传热面积；5)选定管子有效换热长度或者换热器壳内径，若固定有效管长则根据初算的传热面积直接得到所需的换热管数目，然后估算布管圆直径随之确定壳径，反之，如果已知壳内径，则可估算出出布管圆直径，根据布管圆直径可以估算换热管数目，最后根据初算的换热面积计算出所需管长；6)根据设计要求初选折流板螺旋角及搭接比例，根据已知参数计算出壳侧流速，管侧流速以及两侧Re数，随后，计算出各修正因子涉及到的几何参数及工艺参数，从而确定换热及压降修正因子；7)根据得到的换热和压降修正因子，计算得到初选的换热器在当前几何参数下的壳侧换热系数和压降，8)根据Gnielinski公式和Weisbach-Darcy公式计算管侧换热系数及压降；9)计算出当前设计参数下换热器所达到的热负荷，当该热负荷较之实际工艺所需热负荷有10-15％左右的余度及换热器两侧压降均满足许用压降要求时即设计完毕，当前几何参数下的换热器既为满足工艺要求的换热器；若不满足则调整预估总传热系数，并重复步骤(4)-(9)直至符合要求。