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【冷水机知识】海水应用中不同的热交换技术

返回列表 作者:工业冷水机厂家 浏览:359 发布日期:2021-04-12【

  石油和天然气生产设施以及区域冷却厂等许多工业场所都位于海边。如果在技术和经济上可行,这些设施将海水用作冷却介质。通过使用热交换器,流体的冷却是整个过程的一部分。通常使用直接海水冷却来限制成本并节省空间和重量。海水的主要问题是,由于其成分中所含氯化物的作用,它对大多数金属和已知合金具有很高的腐蚀性。此外,海水中可能含有固体残留物,例如悬浮颗粒甚至生物材料残留物。因此,设计用于海水的热交换系统,必须使用耐腐蚀的材料制成,并且设计必须不受固体废物的影响。钛通常是海水冷却热交换器的首选,因为钛即使在充气的海水中也具有出色的耐腐蚀性,并且强度高且密度低。这意味着它可以抵抗还原性或氧化性环境,无论有无氯化物,以及高达650ºC的温度。除具有极高的抗腐蚀能力外,钛还具有出色的抗点蚀,缝隙和应力腐蚀的性能。由于海水是高腐蚀性介质,因此只能考虑将耐腐蚀合金用于海水热交换器。镍铬钼合金和高度合金化的不锈钢是钛的最常见替代品,钛制热交换器在设备的整个生命周期内具有很高的成本效益。正确保养后,钛制换热器可以运行数十年,因此在长寿命条件下成为非常经济的选择。钛制热交换器可以:

  与其他结构材料相比,可提供更长的使用寿命。

  消除由于设备故障而造成的昂贵停机时间。

  提供卓越的耐腐蚀性。

  提供高的传热效率。

  钛制热交换器完全耐腐蚀,这意味着热交换器可在所有工作寿命内提供最大性能而不会降额。考虑到在当前的制冷系统中使用海水的重要性,本文将评估主要的热交换技术,例如板式换热器和钛制壳管式换热器。将讨论两种热交换系统的优缺点,得出结论,这是最适合在区域冷却海水应用中运行的一种系统。

钛板式换热器

  钛板热交换器由组装在板包中的许多“人字形”波纹状钛板组成。在适当的情况下,与壳管式设计相比,钛板式换热器具有许多优势。板式换热器具有更高的传热系数,通常是壳管式换热器的三到四倍。板式换热器具有更高传热系数的原因之一相比管壳式换热器,是因为板的模式产生了湍流。相对于海水中可能存在的固体废物,钛热交换器中的这种湍流是有利的,气流的湍流越大,污垢就越难以附着,因此,对于由于废物在交换器中的积聚而存在问题。由于板式换热器中的这种湍流,压降高于管壳式换热器中的压降。此外,由于板式换热器在板之间具有扩展的自由通道,因此该配置能够处理固体废物尺寸小于自由通道深度的流体。大于自由通道深度的颗粒将被位于热交换器上游的过滤器截留。小尺寸也受益于投资前景,特别是在需要使用昂贵的材料如钛的情况下。紧凑型热交换器比管壳式热交换器需要的钛少,因此便宜得多。钛板式换热器更易于维护,热容量可定制(可以增加或移除板以改变传热比),并且比壳管式换热器小。因此,它们高效,紧凑,具有成本效益,并且可以处理某些污垢液。当热流体流量和冷流体流量大致相同时,可实现最有效的设计,从而在板的两侧产生相似的速度。

钛壳管式换热器

  钛管壳式换热器包括一个壳(大的压力容器)用在其内部的管束的。一种流体流经管道,另一种流体流经管道(穿过壳体)以在两种流体之间传递热量。与板式热交换器相比,管壳式热交换器的传热效率低。为了增加热传递率,在热交换器中增加了一种称为湍流器的装置。在壳管式换热器和其他类型的传热设备的管侧插入一个湍流器。湍流器旨在产生并维持湍流,并有助于提高管侧传热效率。在使用干净的流体操作时,使用此设备是有意义的,但是对于海水而言在应用中,此设备有不利影响,使热交换器堵塞。尺寸是壳管式热交换器的另一个缺点,因为它们比板式热交换器大。这是一般工业中最常用的热交换器类型。人们常常以为这是成本最低的选择。该信念是由于以下事实:使用淡水操作时,管壳式换热器比板式换热器便宜。这是因为板式交换器由不锈钢制成,而管壳式交换器具有铜管。因为不锈钢比铜更昂贵并且导热性比铜差,所以当两个热交换器都使用淡水运行时,板式热交换器比管壳式热交换器更昂贵。然而,比板式换热器效率低,体积大,成本高。

结论

  钛制热交换器具有耐腐蚀性,因此是海水环境中的最佳选择。板式交换器由于其紧凑的尺寸,更高的热效率,更大的堵塞难度和更优惠的价格而始终是最佳选择。另一方面,尽管管壳式换热器可能适用于海水应用,但与板式换热器相比,这种换热器具有较大的缺点,例如尺寸较大,传热低,堵塞能力强。 ,并且价格更高。