换热器材料(换热器材料导热系数的选择)

海潮机械 2023-01-15 11:52 编辑:admin 199阅读

1. 换热器材料

选碳钢的,其导热效果比不锈钢的好,其耐腐蚀性也强于不锈钢。具体因素:

从换热管的材质上来看,碳钢的换热管换热系数K值要略高于不锈钢。但是不锈钢的污垢系数要小得多,也即两相比较,可能同等条件下,碳钢的换热效果要略好一点点,但是,也许一两个月后,形势就逆转了。

另外,一般情况下,虽然换热管理论上不考虑腐蚀裕度,但是腐蚀的情况总是客观存在的。所以同等条件下,不锈钢总是可以比碳钢减薄1-2mm,甚至更多。因此,换热效果肯定是不锈钢更优。 朋友既是心连心公司的,不妨问贵公司尿素的同志,在蒸发器上,如果使用0.5厚的钛材,比2mm的不锈钢管换热器耐冲刷和换热效果要好得多。虽然钛材的换热系数要远远小于不锈钢,也是这个道理。

2. 换热器材料导热系数的选择

有效地增加传热系数有这几个方法:

1.提高对数平均温差

板式换热器流型有逆流、顺流和混合流型(既有逆流又有顺流)。在相同工况下,逆流时对数平均温差最大,顺流时最小,混合流型介于二者之问。提高换热器对数平均温差的方法为尽可能采用逆流或接近逆流的混合流型,尽可能提高热侧流体的温度,降低冷侧流体的温度。

2.进出口管位置的确定

对于单流程布置的板式换热器,为检修方便,流体进出口管应尽可能布置在换热器固定端板一侧。介质的温差越大,流体的自然对流越强,形成的滞留带的影响越明显,因此介质进出口位置应按热流体上进下出,冷流体下进上出布置,以减小滞留带的影响,提高传热效率。

3.提高传热效率

板式换热器是间壁传热式换热器,冷热流体通过换热器板片传热,流体与板片直接接触,传热方式为热传导和对流传热。提高板式换热器传热效率的关键是提高传热系数和对数平均温差。

4.提高换热器传热系数只有同时提高板片冷热两侧的表面传热系数,减小污垢层热阻,选用热导率高的板片,减小板片的厚度,才能有效提高换热器的传热系数。

传热系数以往称总传热系数。国家现行标准规范统一定名为传热系数。传热系数K值,是指在稳定传热条件下,围护结构两侧空气温差为1度,单位时间通过单位面积传递的热量,反映了传热过程的强弱。

3. 换热器材料的选择

一、 钛材

钛材相信大家比较熟悉,并在市场中的使用率是非常高的,质量可靠,所以价格方面会比不锈钢的材质稍微高一些。接下来详细介绍一下钛合金板式换热器。

钛合金是密度是4.51g/cm3,所以钛合金的密度比童、钢、镍低,比铝高。强度算是金属界的大哥啦!钛表面有一层具有附着力强、致密的、惰性大的氧化膜,从而保护了钛材不会被腐蚀,所以钛材具有很好的耐腐蚀性,就算是出现机械磨损的情况也很容易出现自愈或是再生,钛类是具有强烈钝化倾向的金属。

板式换热器 钛材

钛换热器是用优质的钛管制作而成,将热流体中的部分热量传递给冷流体的换热设备。具有机械性能优越、质量轻等多种优势,虽然有部分钢的强度比钛合金会高一些,但是钛合金的比强度却大大超过了优质钢,所以钛合金具有很好的低温韧性、断裂韧性、耐热强度。

钛材在工业溶液中都具有较好的耐腐蚀性,一般被广泛的应用在食品、医药、制冷、化工、集中供暖、海水等应用领域中。一般像是蒸发浓缩或是大型的钢厂都会选择钛材换热器,具有极强的耐压力,可以使得寿命以及工艺得到保证,延长我们的使用寿命。

二、 不锈钢

碳钢的强度高,价格较低,一般用于碱性的介质中化学腐蚀较为稳定,但是放在酸性介质中会被腐蚀,只能应用于无耐腐蚀性的环境当中,应用场所较小,所以也逐步被不锈钢材质的取而代替啦!

不锈钢板式换热器材质中较为常见的,相比于其他材质所具较高的耐腐蚀性以及耐压性,比如一般基础的工艺会选用304。而316L材质是介质中含有较杂的杂质比如井水、河水之类的。如果想用在化工行业,酸的浓度要尽量小于百分之十,温度也不可太高,这种情况下也可以选用316L材质的板式换热器。

4. 换热器材料有哪些

换热片是亲水铝箔材质。

亲水铝箔是对铝箔进行亲水处理,通过特殊工艺处理,在其表面覆膜一层亲水层,冷凝水在亲水铝箔上会迅速散开,不会凝结成水珠,增大热交换面积,加快制冷制热速度,还有效避免冷凝水阻碍空气流动而产生的噪音。

亲水铝箔是家用空调换热片的主要原材料,对空调器的效率有着极大影响。如果换热器的原材料为亲水铝箔,能使制冷效率提高 5%,还具有防腐蚀和防霉菌,无异味的功能,不会造成水珠的积 聚堵塞影响换热。

5. 换热器材料的导热系数

一般汽水换热时,我们让高温气体走壳程,低温冷媒走管程。那么对于高温气体来讲,它的流动属于横掠管束流动,在这里我仅给出计算对流传热系数的公式:

Nu=C*Re^m,其中Nu为努赛尔特数,m是根据管径、管间距查表得出的修正系数;Re是表征流体流态的状态参数,雷诺数,Re=v*L/a(v为介质流速,L为特征长度,a为介质的导热系数)

而同时Nu=ht*L/a→ht=Nu*a/L,其中hc即为我们需要求的高温气体对流换热系数,W/(㎡K),其中a为气体的导热系数,根据设计的实际定性温度查表得出;L为特征长度,当流体横掠圆管时,我们一般取管外径。那么,通过上述计算步骤就可以求出高温气体的对流换热系数ht。

对于低温冷媒而言,它的流动可以认为是管内湍流,一般换热器我们设计的时候是选用直径16或者18的管子,当然这个是根据实际情况比如管材,流量,流体品质等等来决定。

管内湍流的传热模型较多,传热学史上也是众说纷纭,各有所长,我们一般推荐采用:

Nu=0.023*Re^0.8*Pr^n,其中Pr为流体的普朗特数,可根据定性温度查表,n为特征系数,流体被加热时n=0.4,流体被冷却时n=0.3;其余参数与上述相同,不再重复。

同样Nu=hc*L/a→hc=Nu*a/L,从而计算得出冷媒的对流传热系数,需要注意的是,这里的特征长度L为管内径。

换热器传热系数K的整合:

有了ht和hc以后,K=1/{(1/ht+Ro)/f +Rw+Ri(Ao/Ai)+(Ao/Ai)/hc}

其中,Ri和Ro分别为管内和管外的污垢热阻,根据你实际的流体性质可查表;

RW为管壁的导热热阻,与管子本身的材质有关304和CS的就截然不同;

Ao/Ai为管热管的瓦表面积与内表面积之比,如果管子没有进行翅化,也可以简化为外径与内径之比;

f为肋面总效率,如果外表面没有进行翅化,则f=1