CAD在螺旋折流板换热器及定距管设计中的应用

[ 字号: ] [ 关闭 ] 2008-11-25 8:29:57 来自网络 作者:admin 浏览次数: 发表评论

关键词:换热器 传热

换热设备是石油化工等行业中普遍应用的典型工艺设备,其中管壳式换热器是生产上应用最广泛的一类。随着石油化工等行业的迅速发展,企业节能降耗的日益深入,近年来出现了许多新型强化传热技术换热器,螺旋折流板换热器就是其中之一,而且自上世纪九十年代引入国内后得到了越来越多的应用。本文对其结构特点以及螺旋折流板和定距管的CAD计算作一简要介绍。

    1 结构特点

    螺旋折流板换热器由于壳程流体螺旋连续平稳运动,消除了滞流区,减小了壳程压降;减少了污垢沉积和固体颗粒的沉积,提高了换热器综合传热效果;尤其适用于壳程为较粘稠介质的工况,同时可大大减少停工清洗次数。

   2 螺旋折流板和定距管的CAD计算

    由于螺旋折流板换热器的折流板和定距管的加工需要专门的工装,因此在进行管束的结构设计时应遵循以下两个原则:

    (1)折流板的倾角应尽量统一规格,一般为25°,30°,40°,达到在保证换热效果的前提下尽量减少工装的种类。

    (2)定距管应尽量布置在折流板的外周上,可以达到降低定距管设计和制造复杂程度的目的。以下以折流板倾角为25°的情况为例,说明螺旋折流板和定距管的CAD计算方法。

    2.1 螺旋折流板边长及夹角的确定

    螺旋折流板以4块为一组,单块折流板板面形状为扇形,分布于4个象限,每组折流板在设备轴线方向投影成为一个完整的圆,与普通换热器折流板相同。单块螺旋折流板在设备中的布置实际上是以该折流板的对称中线为旋转轴,按照螺旋前进的方向旋转折流倾角,即25°,如图1。

    图1中,主视图为单块螺旋折流板在设备中布置图的顶视图。A向视图为螺旋折流板在设备轴线方向上的投影图,即1/4圆形折流板。图中OA和OC为折流板的两个边,OB为折流板的对称中线,弧ABC为折流板的外圆,B为其中点。B向视图为螺旋折流板的正视图,图中OA′和OC′为螺旋折流板的两个边,OB′为折流板的对称中线,弧A′B′C′为折流板的外圆,B′为其中点。

       

    螺旋折流板的两顶点A′C′之间的弦长L′可由主视图中直接测量得出。由螺旋折流板在设备中的投影关系可知,OD=OD′,OB=OB′,A′D′=D′C′,通过按比例作出B向视图,即可测量得出折流板的边长R′,以及螺旋折流板两边所夹角度。

    2.2 定距管的确定

    由于定距管的长度及其两侧的端面是用来保证螺旋折流板安装的距离与倾角,所以对于管束的组装来说,其正确与否也是至关重要的。

    为了降低定距管设计的难度,保证制造的准确性,一般仅将定距管布置在管束布管区的外侧,并使之处于相邻两组折流板的同象限折流板之间,这样可以使定距管两端面平行;并通过在布管区内部的适当位置设置定位管来保证折流板的多点定位。

    定距管在管束中的装配可以简化为如图2所示。以4块折流板为一组,如1#~4#,5#为下一折流板组的第一块折流板。定距管的位置确定如图1所示,其与旋转轴投影距离为L1,考虑折流板自身的厚度,则该位置任意两块折流板之间的定距管长度为LT2,第1块折流板与固定管板之间的定距管长度为LT1。

        

   同样,如图所示,定距管端面倾角等于折流板倾角25°。
 



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